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JP7088511B2 - Composite molding composition containing fibroin-like protein and method for producing the same - Google Patents

Composite molding composition containing fibroin-like protein and method for producing the same Download PDF

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JP7088511B2 JP2018534312A JP2018534312A JP7088511B2 JP 7088511 B2 JP7088511 B2 JP 7088511B2 JP 2018534312 A JP2018534312 A JP 2018534312A JP 2018534312 A JP2018534312 A JP 2018534312A JP 7088511 B2 JP7088511 B2 JP 7088511B2
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Description

特許法第30条第2項適用 1.発行者名:ACS Publications 刊行物名:Biomacromolecules 2017 (1002頁~1009頁) 掲載年月日:2017年(平成29年)1月24日 https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.biomac.6b01891Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Law 1. Publisher name: ACS Publications Publication name: Biomacromolecules 2017 (pages 1002 to 1009) Date of publication: January 24, 2017 (2017) https: // pubs. acs. org / doi / 10.1102 / acs. biomac. 6b01891

本発明は、フィブロイン様タンパク質を含むコンポジット成形組成物及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a composite molding composition containing a fibroin-like protein and a method for producing the same.

フィブロインからなる天然のクモの糸は、引張強度(tensile strength)、靱性(toughness)及び伸展性(extensibility)等の物理的な変化に対する特性に優れ、例えば、靱性は同一重量の鉄と比較して約5倍を有するポリペプチド繊維である。また、耐熱性にも優れ、さらに、ポリペプチドで形成されているところから、高い生体適合性(biocompatibility)及び生分解性(biodegradability)を有する。しかし、天然糸を産業上利用するカイコと相違し、クモは大量飼育が困難であるところから、クモの糸を模倣した人工合成繊維を製造し、前記物理的な変化に対する特性、並びに、生体適合性及び生分解性を有する糸、敷布等の素材や材料への応用が試みられている(特許文献1~5)。しかし、上記の特性について天然のクモ糸に匹敵する人工繊維の製造は、成功していない。 Natural spider silk made of fibroin has excellent properties against physical changes such as tensile strength, toughness and extensibility, for example, toughness compared to iron of the same weight. It is a polypeptide fiber having about 5 times. In addition, it has excellent heat resistance, and since it is formed of a polypeptide, it has high biocompatibility and biodegradability. However, unlike silk moths that use natural threads industrially, spiders are difficult to breed in large quantities, so we manufacture artificial synthetic fibers that imitate spider threads, and have the characteristics against physical changes and biocompatibility. Attempts have been made to apply it to materials such as threads and mattresses having properties and biodegradability (Patent Documents 1 to 5). However, the production of artificial fibers comparable to natural spider silk in terms of the above properties has not been successful.

天然のクモ糸は、その構造中にβシート構造を形成するポリアラニンとグリシンを多く含む極性領域とが繰り返されてコア部分となり、その両側に高度に保存された非反復型のアミノ末端とカルボキシル末端ドメインが配置されることにより、ランダムコイル状構造、βシート構造及びへリックス構造を有し、これらの構造の混在が天然のクモ糸の優れた特性の理由と考えられ、その構造的特性が検討されている(非特許文献1~3)。また、クモの体内で紡糸される際、通常のタンパク質の場合と相違し、クモタンパク質は高濃度で貯蔵されている際には高い可溶性を示すが、必要に応じて極めて丈夫な繊維へと変化する(非特許文献2)。しかし、構造的特性やクモ糸の産生機構が必ずしも明らかにされていない。 Natural spider silk has a core portion in which polyalanine and glycine-rich polar regions that form a β-sheet structure are repeated in its structure, and highly conserved non-repetitive amino ends and carboxyl on both sides thereof. Due to the arrangement of the terminal domains, it has a random coil-like structure, a β-sheet structure and a helix structure, and the mixture of these structures is considered to be the reason for the excellent properties of natural spider silk, and its structural properties are considered to be the reason. It has been studied (Non-Patent Documents 1 to 3). Also, when spun in the body of a spider, unlike normal proteins, spider proteins are highly soluble when stored at high concentrations, but change to extremely durable fibers as needed. (Non-Patent Document 2). However, the structural characteristics and the spider silk production mechanism have not always been clarified.

本発明者は、ジョロウグモの牽引糸腺における牽引糸の製造過程を明らかにし、クモ糸フィブロインタンパク質のβシート構造による顆粒構造の形成が、クモ糸の物理的特性の発揮に重要であることを明らかにした(特許文献6)。 The present inventor clarified the manufacturing process of the traction thread in the traction thread gland of the spider spider, and clarified that the formation of the granular structure by the β-sheet structure of the spider thread fibroin protein is important for exerting the physical properties of the spider thread. (Patent Document 6).

国際公開公報WO2007/078239International Publication WO 2007/078239 国際公開公報WO2010/123450International Publication WO2010 / 123450 国際公開公報WO2011/112046International Publication WO 2011/112046 国際公開公報WO2012/165476International Publication WO2012 / 165476 国際公開公報WO2013/065650International Publication WO 2013/065650 国際公開公報WO2017/030197International Publication WO2017 / 030197

Numata Kら、Soft Matter 2015年6月30日、11、6335-6342Numata K et al., Soft Matter June 30, 2015, 11, 6335-6342 Hagn Fら、Nature. 2010; 465(7295): 239-242Hagn F et al., Nature. 2010; 465 (7295): 239-242 Teule Fら、Nature Protocols 2009; 4: 341-355Teule F et al., Nature Protocols 2009; 4: 341-355

天然のクモの牽引糸のクモ体内での産生機構及び高い特性をもたらす要因を基に、この機構を人工繊維の製造に応用することにより、高い強度及び靱性等の特性を有するフィブロイン様タンパク質を含むコンポジット成形組成物、該組成物を製造する方法、及び、該製造方法で製造されるコンポジット繊維、コンポジットフィルム及びコンポジット樹脂等のコンポジット成形組成物、並びに該コンポジット成形組成物の物理的特性を向上させる方法を提供する。 Based on the production mechanism of natural spider traction threads in the spider body and the factors that bring about high properties, by applying this mechanism to the production of artificial fibers, it contains fibroin-like proteins with properties such as high strength and toughness. Improve the physical properties of the composite molding composition, the method for producing the composition, the composite molding composition such as the composite fiber, the composite film and the composite resin produced by the production method, and the composite molding composition. Provide a method.

本発明者らは、天然フィブロインタンパク質、又は、人工的に製造されたフィブロイン様タンパク質に、βシート構造を有するポリペプチド又はポリアミノ酸を配合し、成形することにより製造したコンポジット成形組成物が、βシート構造を有するポリペプチド又はポリアミノ酸を配合しない成形組成物と比較して、優れた引張強度、ひずみ及び靭性等の物理的特性を発揮することを見出し本発明を完成させた。 The present inventors have prepared a composite molding composition produced by blending a natural fibroin protein or an artificially produced fibroin-like protein with a polypeptide or polyamino acid having a β-sheet structure and molding the β-sheet structure. The present invention has been completed by finding that it exhibits excellent physical properties such as tensile strength, strain and toughness as compared with a molding composition containing no polypeptide or polyamino acid having a sheet structure.

具体的には、本発明は、フィブロイン由来タンパク質と、βシート構造を有するポリペプチド及び/又はポリアミノ酸とを含む組成物を提供する。 Specifically, the present invention provides a composition containing a fibroin-derived protein and a polypeptide having a β-sheet structure and / or a polyamino acid.

また、前記組成物は、コンポジット成形組成物であって、フィブロイン由来タンパク質にβシート構造を有するポリペプチド及び/又はポリアミノ酸が配合され、成形されている組成物であってもよい。 Further, the composition may be a composite molding composition in which a polypeptide having a β-sheet structure and / or a polyamino acid is blended with a fibroin-derived protein and molded.

前記コンポジット成形組成物は、前記ポリペプチド及び/又はポリアミノ酸由来のβシート構造が保持されているコンポジット成形組成物である場合がある。 The composite molding composition may be a composite molding composition in which a β-sheet structure derived from the polypeptide and / or a polyamino acid is retained.

前記コンポジット成形組成物は、コンポジット繊維、コンポジットフィルム、コンポジットゲル又はコンポジットモールド成形体から選択されるコンポジット成形組成物である場合がある。 The composite molding composition may be a composite molding composition selected from a composite fiber, a composite film, a composite gel, or a composite molded body.

また、本発明は、フィブロイン由来タンパク質にβシート構造を有するポリペプチド及び/又はポリアミノ酸が配合されたコンポジット成形組成物であって、
該コンポジット成形組成物は、コンポジット繊維、コンポジットフィルム又はコンポジットゲルから選択され、
(i) フィブロイン由来タンパク質と、βシート構造を有するポリペプチド及び/又はポリアミノ酸とを溶解したドープ液を調製するステップ、
(ii) 前記ドープ液よりコンポジット成形組成物を成形するステップ、
を含む製造方法で製造されるコンポジット成形組成物を提供する。
Further, the present invention is a composite molding composition in which a polypeptide having a β-sheet structure and / or a polyamino acid is blended with a fibroin-derived protein.
The composite molding composition is selected from composite fibers, composite films or composite gels.
(i) A step of preparing a dope solution in which a fibroin-derived protein and a polypeptide having a β-sheet structure and / or a polyamino acid are dissolved.
(ii) A step of molding a composite molding composition from the dope solution,
Provided is a composite molding composition produced by a production method including.

さらに、本発明は、コンポジット成形組成物であって、該コンポジット成形組成物が、コンポジット繊維又はコンポジットフィルムから選択され、
前記ステップ(i)、(ii)に加えて、さらに、
(iii) 前記(ii)で得られたコンポジット成形組成物を溶媒中で延伸し、乾燥するステップ、
を含む製造方法で製造される延伸コンポジット成形組成物を提供する。
Further, the present invention is a composite molding composition, wherein the composite molding composition is selected from composite fibers or composite films.
In addition to steps (i) and (ii) above,
(iii) The step of stretching the composite molding composition obtained in (ii) above in a solvent and drying it.
Provided is a stretched composite molding composition produced by a production method comprising the above.

また、本発明は、コンポジット成形組成物であって、前記コンポジット成形組成物は、モールド成形体であって、
(i) フィブロイン由来タンパク質と、βシート構造を有するポリペプチド及び/又はポリアミノ酸とを混合し、混合物を調製するステップ、
(ii) 前記混合物に圧力を負荷し、加熱するステップ、
を含む製造方法で製造されるコンポジットモールド成形体であるコンポジット成形組成物を提供する。
Further, the present invention is a composite molding composition, and the composite molding composition is a molded body.
(i) A step of mixing a fibroin-derived protein with a polypeptide having a β-sheet structure and / or a polyamino acid to prepare a mixture.
(ii) The step of applying pressure to the mixture and heating it,
Provided is a composite molding composition which is a composite molded body manufactured by a manufacturing method including.

本発明のコンポジット成形組成物において、前記フィブロイン由来タンパク質が、
(i) 天然のフィブロイン由来タンパク質、及び/又は、
(ii) 改変されたフィブロイン由来タンパク質
から選択される場合がある。
In the composite molding composition of the present invention, the fibroin-derived protein is used.
(i) Natural fibroin-derived protein and / or
(ii) May be selected from modified fibroin-derived proteins.

本発明のコンポジット成形組成物において、前記天然のフィブロイン由来タンパク質が、絹フィブロイン由来のシルクタンパク質(シルクフィブロインタンパク質)、クモ糸フィブロイン由来のクモ糸タンパク質(クモ糸フィブロインタンパク質)、及びホーネットシルクフィブロイン由来のホーネットシルクタンパク質からなる群より選択される少なくとも1種である場合がある。 In the composite molding composition of the present invention, the natural fibroin-derived protein is derived from silk fibroin-derived silk protein (silk fibroin protein), spider silk fibroin-derived spider silk protein (spider silk fibroin protein), and hornet silk fibroin. It may be at least one selected from the group consisting of hornet silk proteins.

本発明のコンポジット成形組成物において、前記改変されたフィブロイン由来タンパク質が、下記式(I)で表されるドメイン配列を含む改変されたフィブロイン由来タンパク質であり;

Figure 0007088511000001
ただし、前記ドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、少なくともREP中の1又は複数のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されており、グリシン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有する、改変フィブロインタンパク質:
[式I中、
(A)モチーフは2~20アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示し、かつ、
(A)モチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数が40%以上であり、
REPは2~200アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示し、
mは2~300の整数であり、
複数存在する(A)モチーフは、相互に同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよく、
複数存在するREPは、相互に同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい]
コンポジット成形組成物である場合がある。In the composite molding composition of the present invention, the modified fibroin-derived protein is a modified fibroin-derived protein containing a domain sequence represented by the following formula (I);
Figure 0007088511000001
However, in the domain sequence, at least one or more glycine residues in REP are replaced with different amino acid residues as compared with naturally occurring fibroin, and the content of glycine residues is reduced. Modified fibroin protein with sequence:
[In Formula I,
(A) The n motif indicates an amino acid sequence composed of 2 to 20 amino acid residues, and
(A) The number of alanine residues is 40% or more of the total number of amino acid residues in the n motif.
REP shows an amino acid sequence consisting of 2 to 200 amino acid residues.
m is an integer from 2 to 300
Multiple (A) n motifs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences.
Multiple REPs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences.]
It may be a composite molding composition.

本発明のコンポジット成形組成物の前記改変されたフィブロイン由来タンパク質において、前記ドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、REP中のGGX及びGPGXX(ただし、Xはグリシン以外のアミノ酸残基を表す。)から選ばれる少なくとも1つのモチーフ配列において、少なくとも1又は複数の当該モチーフ配列中の1つのグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有し、かつグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたモチーフ配列の割合が、全モチーフ配列に対して、10%以上、好ましくは20%以上、より好ましくは30%以上、もっとも好ましくは40%以上である場合がある In the modified fibroin-derived protein of the composite molding composition of the present invention, the domain sequence represents GGX and GPGXX in REP (where X represents an amino acid residue other than glycine) as compared to naturally occurring fibroin. In at least one motif sequence selected from.), It has an amino acid sequence corresponding to one or more glycine residues in the motif sequence being replaced with another amino acid residue, and has a glycine residue. When the ratio of the motif sequence in which the group is replaced with another amino acid residue is 10% or more, preferably 20% or more, more preferably 30% or more, and most preferably 40% or more with respect to the total motif sequence. There is

前記改変されたフィブロイン由来タンパク質において、N末端側からC末端側に向かって、隣り合う2つの[(A)モチーフ-REP]ユニットのREPのアミノ酸残基数を順次比較して、アミノ酸残基数が少ないREPのアミノ酸残基数を1としてとき、他方のREPのアミノ酸残基数の比が2~3.5となる前記隣り合う2つの[(A)モチーフ-REP]ユニットのアミノ酸残基数を足し合わせた合計値をxとし、前記ドメイン配列の総アミノ酸残基数をyとしたときに、x/y(%)の最大値が20%以上である場合がある。In the modified fibroin-derived protein, the number of amino acid residues of REP of two adjacent [(A) n motif-REP] units is sequentially compared from the N-terminal side to the C-terminal side, and the amino acid residues are compared. When the number of amino acid residues of the REP having a small number is 1, the ratio of the number of amino acid residues of the other REP is 2 to 3.5. The amino acid residue of the two adjacent [(A) n motif-REP] units. When the total value obtained by adding the radix is x and the total number of amino acid residues in the domain sequence is y, the maximum value of x / y (%) may be 20% or more.

コンポジット成形組成物は、前記式(I)で表される改変されたフィブロイン由来タンパク質が、配列番号1~19で表されるアミノ酸配列を有する改変されたフィブロイン由来タンパク質である場合がある。 In the composite molding composition, the modified fibroin-derived protein represented by the above formula (I) may be a modified fibroin-derived protein having an amino acid sequence represented by SEQ ID NOs: 1 to 19.

本発明のコンポジット成形組成物において、前記フィブロイン由来タンパク質が、前記フィブロイン由来タンパク質のアミノ酸配列に対して80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、もっとも好ましくは95%以上の相同性を有するフィブロイン由来タンパク質である場合がある。 In the composite molding composition of the present invention, the fibroin-derived protein has 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more homology with respect to the amino acid sequence of the fibroin-derived protein. It may be a fibroin-derived protein having sex.

本発明のコンポジット成形組成物において、前記βシート構造を有するポリアミノ酸がポリアラニンである場合がある。 In the composite molding composition of the present invention, the polyamino acid having the β-sheet structure may be polyalanine.

本発明のコンポジット成形組成物において、前記ポリアラニンが、ライナー型ポリアラニン(L-polyAla)又はテレケリック型ポリアラニン(T-polyAla)から選択される場合がある。 In the composite molding composition of the present invention, the polyalanine may be selected from liner-type polyalanine (L-polyAla) or telechelic-type polyalanine (T-polyAla).

また、本発明は、フィブロイン由来タンパク質にβシート構造を有するポリペプチド及び/又はポリアミノ酸が配合された、コンポジット繊維、コンポジットフィルム、コンポジットゲルから選択されるコンポジット成形組成物の製造方法であって、
(i) フィブロイン由来タンパク質と、βシート構造を有するポリペプチド及び/又はポリアミノ酸とを溶解したドープ液を調製するステップ、
(ii) 前記ドープ液を紡糸又は延伸することにより前記コンポジット成形組成物を製造するステップ、
を含む製造方法を提供する。
Further, the present invention is a method for producing a composite molding composition selected from a composite fiber, a composite film, and a composite gel, in which a polypeptide having a β-sheet structure and / or a polyamino acid is blended with a fibroin-derived protein.
(i) A step of preparing a dope solution in which a fibroin-derived protein and a polypeptide having a β-sheet structure and / or a polyamino acid are dissolved.
(ii) A step of producing the composite molding composition by spinning or stretching the dope solution.
To provide a manufacturing method including.

さらに、本発明は、フィブロイン由来タンパク質にβシート構造を有するポリペプチド及び/又はポリアミノ酸が配合された、モールド成形体のコンポジット成形組成物の製造方法であって、
(i) 粉状のフィブロイン由来タンパク質と、粉状のβシート構造を有するポリペプチド及び/又はポリアミノ酸とを混合し、混合体を調製するステップ、
(ii) 前記混合体に圧力を負荷し、加熱するステップ、
を含む製造方法を提供する。
Further, the present invention is a method for producing a composite molding composition of a molded product, in which a polypeptide having a β-sheet structure and / or a polyamino acid is blended with a fibroin-derived protein.
(i) A step of mixing a powdery fibroin-derived protein with a polypeptide having a powdery β-sheet structure and / or a polyamino acid to prepare a mixture.
(ii) The step of applying pressure to the mixture and heating it,
To provide a manufacturing method including.

さらに、本発明は、延伸コンポジット成形組成物の製造方法であって、
(i) 前記の製造方法で製造されたコンポジット成形組成物を溶媒中で延伸するステップ、
及び、
(ii) 延伸されたコンポジット成形組成物を乾燥させるステップ、
を含む製造方法を提供する。
Further, the present invention is a method for producing a stretched composite molded composition.
(i) A step of stretching the composite molding composition produced by the above-mentioned production method in a solvent.
as well as,
(ii) A step of drying the stretched composite molded composition,
To provide a manufacturing method including.

本発明の製造方法において、前記フィブロイン由来タンパク質が、
(i) 天然のフィブロイン由来タンパク質、及び/又は、
(ii) 改変されたフィブロイン由来タンパク質
から選択される場合がある。
In the production method of the present invention, the fibroin-derived protein is
(i) Natural fibroin-derived protein and / or
(ii) May be selected from modified fibroin-derived proteins.

本発明の製造方法において、前記天然のフィブロイン由来タンパク質が、絹フィブロイン由来のシルクタンパク質(シルクフィブロインタンパク質)、クモ糸フィブロイン由来のクモ糸タンパク質(クモ糸フィブロインタンパク質)、及びホーネットシルクフィブロイン由来のホーネットシルクタンパク質からなる群より選択される少なくとも1種である場合がある。 In the production method of the present invention, the natural fibroin-derived protein is silk fibroin-derived silk protein (silk fibroin protein), spider silk fibroin-derived spider silk protein (spider silk fibroin protein), and hornet silk fibroin-derived hornet silk. It may be at least one selected from the group consisting of proteins.

本発明の製造方法において、前記改変されたフィブロイン由来タンパク質が、下記式(I)で表されるドメイン配列を含む改変されたフィブロイン由来タンパク質である場合がある;

Figure 0007088511000002
ただし、前記ドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、少なくともREP中の1又は複数のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されており、グリシン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有する、改変フィブロインタンパク質:
[式I中、
(A)モチーフは2~20アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示し、かつ、
(A)モチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数が40%以上であり、
REPは2~200アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示し、
mは2~300の整数であり、
複数存在する(A)モチーフは、相互に同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよく、
複数存在するREPは、相互に同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい]。In the production method of the present invention, the modified fibroin-derived protein may be a modified fibroin-derived protein containing a domain sequence represented by the following formula (I);
Figure 0007088511000002
However, in the domain sequence, at least one or more glycine residues in REP are replaced with different amino acid residues as compared with naturally occurring fibroin, and the content of glycine residues is reduced. Modified fibroin protein with sequence:
[In Formula I,
(A) The n motif indicates an amino acid sequence composed of 2 to 20 amino acid residues, and
(A) The number of alanine residues is 40% or more of the total number of amino acid residues in the n motif.
REP shows an amino acid sequence consisting of 2 to 200 amino acid residues.
m is an integer from 2 to 300
Multiple (A) n motifs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences.
A plurality of REPs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences.]

本発明の製造方法の前記改変されたフィブロイン由来タンパク質において、前記ドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、REP中のGGX及びGPGXX(ただし、Xはグリシン以外のアミノ酸残基を表す。)から選ばれる少なくとも1つのモチーフ配列において、少なくとも1又は複数の当該モチーフ配列中の1つのグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有し、かつグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたモチーフ配列の割合が、全モチーフ配列に対して、10%以上、20%以上、より好ましくは30%以上、もっとも好ましくは40%以上である場合がある。 In the modified fibroin-derived protein of the production method of the present invention, the domain sequence is GGX and GPGXX in REP as compared with naturally occurring fibroin (where X represents an amino acid residue other than glycine). In at least one motif sequence selected from, the glycine residue has an amino acid sequence corresponding to the substitution of one glycine residue in at least one or more of the motif sequences with another amino acid residue, and the glycine residue is The proportion of the motif sequence substituted with another amino acid residue may be 10% or more, 20% or more, more preferably 30% or more, and most preferably 40% or more with respect to the total motif sequence.

本発明の製造方法の前記改変されたフィブロイン由来タンパク質において、N末端側からC末端側に向かって、隣り合う2つの[(A)モチーフ-REP]ユニットのREPのアミノ酸残基数を順次比較して、アミノ酸残基数が少ないREPのアミノ酸残基数を1としてとき、他方のREPのアミノ酸残基数の比が2~3.5となる前記隣り合う2つの[(A)モチーフ-REP]ユニットのアミノ酸残基数を足し合わせた合計値をxとし、前記ドメイン配列の総アミノ酸残基数をyとしたときに、x/y(%)の最大値が20%以上である場合がある。In the modified fibroin-derived protein of the production method of the present invention, the number of amino acid residues of REP of two adjacent [(A) n motif-REP] units is sequentially compared from the N-terminal side to the C-terminal side. Then, when the number of amino acid residues of REP having a small number of amino acid residues is 1, the ratio of the number of amino acid residues of the other REP is 2 to 3.5. When the maximum value of x / y (%) is 20% or more when the total value obtained by adding the number of amino acid residues of the REP] unit is x and the total number of amino acid residues of the domain sequence is y. There is.

本発明の製造方法において、前記式(I)で表される改変されたフィブロイン由来タンパク質が、配列番号1~19で表されるアミノ酸配列を有する改変されたフィブロイン由来タンパク質である場合がある。 In the production method of the present invention, the modified fibroin-derived protein represented by the above formula (I) may be a modified fibroin-derived protein having an amino acid sequence represented by SEQ ID NOs: 1 to 19.

前記フィブロイン由来タンパク質が、配列番号1~19で表されるフィブロイン由来タンパク質のアミノ酸配列に対して80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、もっとも好ましくは95%以上の相同性を有するフィブロイン由来タンパク質である場合がある。 The fibroin-derived protein has 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more homology with respect to the amino acid sequence of the fibroin-derived protein represented by SEQ ID NOs: 1 to 19. It may be a fibroin-derived protein having.

本発明の製造方法において、前記βシート構造を有するポリアミノ酸がポリアラニンである場合がある。 In the production method of the present invention, the polyamino acid having the β-sheet structure may be polyalanine.

本発明の製造方法において、前記ポリアラニンが、ライナー型ポリアラニン又はテレケリック型ポリアラニンから選択される場合がある。 In the production method of the present invention, the polyalanine may be selected from liner-type polyalanine or telechelic-type polyalanine.

さらに、フィブロイン由来タンパク質に、βシート構造を有するポリペプチド及び/又はポリアミノ酸を配合させることにより、コンポジット成形組成物の物理的特性を向上させる方法を提供する。 Further, the present invention provides a method for improving the physical properties of a composite molding composition by blending a polypeptide having a β-sheet structure and / or a polyamino acid with a fibroin-derived protein.

本発明は、さらに、前記コンポジット成形組成物の物理的特性を向上させる方法に、さらに、前記コンポジット成形組成物を溶媒中で延伸後、乾燥させることにより、コンポジット成形組成物の物理的特性を向上させる方法を提供する。 The present invention further improves the physical properties of the composite molding composition by further improving the physical properties of the composite molding composition, and further, by stretching the composite molding composition in a solvent and then drying it. Provide a way to make it.

前記コンポジット組成物の物理的特性を向上させる方法において、前記物理的特性の向上が、引張強度の増加、ひずみの増加及び/又は靭性の増加である場合がある。 In the method of improving the physical properties of the composite composition, the improvement of the physical properties may be an increase in tensile strength, an increase in strain and / or an increase in toughness.

高い靱性、ひずみ(破断点変位)及び引張強度(応力)等の物理的特性を有するフィブロイン様ポリペプチド繊維を含むコンポジット繊維、コンポジットフィルム、コンポジットゲル等のコンポジット成形組成物、及びその製造方法を提供できる。 Provided are composite fibers containing fibroin-like polypeptide fibers having physical properties such as high toughness, strain (displacement at break point) and tensile strength (stress), composite molding compositions such as composite films and composite gels, and methods for producing the same. can.

改変フィブロインのドメイン配列を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the domain sequence of modified fibroin. 天然由来のフィブロインのx/y(%)の値の分布を示す図である。It is a figure which shows the distribution of the value of x / y (%) of the fibroin of natural origin. 天然由来のフィブロインのz/w(%)の値の分布を示す図である。It is a figure which shows the distribution of the value of z / w (%) of the fibroin of natural origin. 本発明のコンポジット成形組成物であるコンポジット繊維を紡糸するためのドープ液からの紡糸方法の概略を表す図である。It is a figure which shows the outline of the spinning method from the dope liquid for spinning the composite fiber which is the composite molding composition of this invention. 天然カイコ・フィブロインタンパク質にL-polyAla又はT-polyAlaを各種の割合で配合させて製造したコンポジットフィルムを100% の延伸率で延伸した延伸コンポジットフィルムについて、引張強度、ひずみ及び靭性の変化を測定した結果を表す図である。Changes in tensile strength, strain and toughness of a stretched composite film produced by blending L-polyAla or T-polyAla in various proportions with natural silk moth fibroin protein and stretching it at a stretch rate of 100%. It is a figure which shows the result of having measured. 改変クモ糸フィブロインタンパク質であるADF3 Kai-noNRにT-polyAlaを5wt%の割合で配合させて製造したコンポジットフィルムを、メタノール中で各種延伸率で延伸して製造した延伸コンポジットフィルムについて、引張強度、ひずみ及び靭性の変化を測定した結果を表す図である。 A stretched composite film produced by blending T-polyAla at a ratio of 5 wt% with ADF3 Kai-noNR, which is a modified spider silk fibroin protein, and stretched in methanol at various stretching ratios, is used for tensile strength. It is a figure which shows the result of having measured the change of strength, strain and toughness. 改変クモ糸フィブロインタンパク質であるADF3 Kai-noNRにL-polyAla又はT-polyAlaを各種の割合で配合させて100% の延伸率で延伸して製造したコンポジットフィルムについて、広角X 線散乱(WAXD) を測定した結果を表す図である。Wide-angle X-ray scattering (WAXD) for a composite film produced by blending L-polyAla or T-polyAla in various ratios with ADF3 Kai-noNR, which is a modified spider silk fibroin protein, and stretching it at a stretching rate of 100%. It is a figure which shows the result of having measured.

1.コンポジット成形組成物
1-1.非延伸コンポジット成形組成物
本発明の実施形態の一つは、フィブロイン由来タンパク質と、βシート構造を有するポリペプチド及び/又はポリアミノ酸とを含む組成物であり、特に、前記組成物は、コンポジット成形組成物であって、フィブロイン由来タンパク質にβシート構造を有するポリペプチド及び/又はポリアミノ酸が配合され、成形されている組成物である非延伸コンポジット成形組成物である。
1. 1. Composite molding composition 1-1. Non-stretched composite molding composition One of the embodiments of the present invention is a composition containing a fibroin-derived protein and a polypeptide having a β-sheet structure and / or a polyamino acid, and in particular, the composition is composite molding. It is a non-stretched composite molding composition which is a composition in which a polypeptide having a β-sheet structure and / or a polyamino acid is blended with a fibroin-derived protein and molded.

本非延伸のコンポジット成形組成物を用い、後に記載する延伸コンポジット成形組成物を製造することができる。
Using this non-stretched composite molding composition, the stretched composite molding composition described later can be produced.

前記コンポジット成形組成物の例としては、前記ポリペプチド及び/又はポリアミノ酸由来のβシート構造が保持されており、前記コンポジット成形組成物は、コンポジット繊維、コンポジットフィルム、コンポジットゲル又はコンポジットモールド成形体から選択されるコンポジット成形組成物が挙げられる。 As an example of the composite molding composition, a β-sheet structure derived from the polypeptide and / or a polyamino acid is retained, and the composite molding composition is made from a composite fiber, a composite film, a composite gel or a composite molded body. Examples include the composite molding composition of choice.

(1)フィブロイン由来タンパク質
フィブロインは、昆虫とクモ類等のシルクを構成し、その70%を占める繊維状のタンパク質の総称として知られる。本明細書において、「フィブロイン」とは、昆虫とクモ類の天然のシルク、及び、これらの天然のシルクの組成及び特性を模倣又は指向した人工的に製造される人工的なシルクも含む。本明細書において、「フィブロイン」は、下記のスピドロインI及びII等のスピドロインタンパク質も「フィブロイン」に含まれるが、これらのクモ糸由来のフィブロインのみならず、カイコの絹糸に由来するフィブロイン等も含まれる。天然のフィブロイン以外でも、フィブロインは、遺伝子組換え法により、例えば、所望のアミノ酸配列をコードする核酸配列を製造し、これを発現ベクターに組み込んで、組換え発現ベクターを公知の方法で作製し、細菌、酵母、哺乳動物細胞、植物、昆虫細胞等の適当な宿主に導入して形質転換体を作製し、これらを単離精製して利用することができる(国際公開公報WO2012/165476等)。また、フィブロインの一部は、商業的に利用可能であり、例えば、これらを入手して使用できる。
(1) Fibroin-derived protein Fibroin is known as a general term for fibrous proteins that constitute silk such as insects and spiders and occupy 70% of the silk. As used herein, "fibroin" also includes natural silks of insects and spiders, and artificially produced silks that mimic or direct the composition and properties of these natural silks. In the present specification, "fibroin" includes the following spiderin proteins such as spiderin I and II in "fibroin", but not only fibroin derived from these spider silks but also fibroin derived from silk moth silk yarn and the like. included. In addition to natural fibroin, fibroin produces, for example, a nucleic acid sequence encoding a desired amino acid sequence by a gene recombination method, incorporates this into an expression vector, and prepares a recombinant expression vector by a known method. Transformants can be prepared by introducing them into suitable hosts such as bacteria, yeast, mammalian cells, plants, and insect cells, and these can be isolated, purified, and used (International Publication WO2012 / 165476, etc.). Also, some of the fibroin is commercially available, for example, they can be obtained and used.

本発明に係るフィブロイン由来タンパク質は、特に限定されるものではなく、天然のフィブロインであってもよいし、或いは遺伝子組換え技術により微生物等で製造したものや合成により製造した、所謂天然フィブロイン由来のタンパク質であってもよい。 The fibroin-derived protein according to the present invention is not particularly limited, and may be a natural fibroin, or a so-called natural fibroin-derived protein produced by a microorganism or the like by a gene recombination technique or synthetically produced. It may be a protein.

また、そのようなフィブロイン由来タンパク質は、例えば、絹フィブロイン由来のシルクタンパク質(シルクフィブロインタンパク質)、クモ糸フィブロイン由来のクモ糸タンパク質(クモ糸フィブロインタンパク質)、及びホーネットシルクフィブロイン由来のホーネットシルクタンパク質からなる群より選択される1種以上であってよい。これらの中でも、クモ糸フィブロイン由来のクモ糸タンパク質が好適に用いられる。 Further, such fibroin-derived protein comprises, for example, silk fibroin-derived silk protein (silk fibroin protein), spider silk fibroin-derived spider silk protein (spider silk fibroin protein), and hornet silk fibroin-derived hornet silk protein. It may be one or more selected from the group. Among these, spider silk protein derived from spider silk fibroin is preferably used.

本明細書において、「フィブロイン由来のタンパク質」とは、前記の昆虫とクモ類等の天然由来のフィブロインを構成するタンパク質、これらの天然のタンパク質以外の、例えば、遺伝子組換え法により人工的に製造されるフィブロインと構造及び特性が類似するタンパク質が含まれる。 As used herein, the term "fibroin-derived protein" refers to a protein constituting naturally-derived fibroin such as the above-mentioned insects and spiders, and other than these naturally-derived proteins, for example, artificially produced by a gene recombination method. Contains proteins that are similar in structure and properties to the fibroin produced.

フィブロインの構造が類似するとは、天然のフィブロインのアミノ酸配列と、そのアミノ酸配列が、80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、もっとも好ましくは95%以上の同一性を有するタンパク質、及び、これらのタンパク質の部分配列を有するタンパク質断片、又は、これらのタンパク質若しくはタンパク質断片と他のタンパク質若しくはペプチドとの融合タンパク質等が含まれる。また、本明細書において、「フィブロイン由来のタンパク質」を、その構造的特性に基づき「フィブロイン由来のポリペプチド」と記載する場合がある。 A protein having a similar structure to fibroin means that the amino acid sequence of natural fibroin is 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more. , And protein fragments having a partial sequence of these proteins, or fusion proteins of these proteins or protein fragments with other proteins or peptides. Further, in the present specification, "fibroin-derived protein" may be referred to as "fibroin-derived polypeptide" based on its structural properties.

また、フィブロインと特性が類似するタンパク質とは、天然のフィブロインが有する引張強度、靭性及び伸縮性から選択される少なくとも1つの特性が天然のフィブロインと比較して、少なくとも80%、好ましくは85%以上、より好ましくは95%以上、もっとも好ましくは100%以上の優れた特性を有することをいう。また、本明細書において、このようなフィブロインの構造及び物理的特性に関して記載する場合等に、「フィブロイン様ポリペプチド」又は「フィブロイン様タンパク質」と記載する場合がある。 Further, a protein having similar properties to fibroin has at least one property selected from the tensile strength, toughness and elasticity of natural fibroin, which is at least 80%, preferably 85% or more, as compared with natural fibroin. , More preferably 95% or more, most preferably 100% or more. Further, in the present specification, when describing the structure and physical properties of such fibroin, it may be described as "fibroin-like polypeptide" or "fibroin-like protein".

フィブロインとしては、以下のような改変フィブロインを用いることもできる。改変フィブロインは、式(I):[(A)モチーフ-REP]で表されるドメイン配列を含むタンパク質である。改変フィブロインは、ドメイン配列のN末端側及びC末端側のいずれか一方又は両方に更にアミノ酸配列(N末端配列及びC末端配列)が付加されていてもよい。N末端配列及びC末端配列は、これに限定されるものではないが、典型的には、フィブロインに特徴的なアミノ酸モチーフの反復を有さない領域であり、100残基程度のアミノ酸からなる。この式(I):[(A)モチーフ-REP]で表されるドメイン配列を含むタンパク質については、PCT/JP2017/016917及びPCT/JP2017/016925に詳細に記載され、引用により本明細書に取り込まれる。As the fibroin, the following modified fibroin can also be used. The modified fibroin is a protein containing a domain sequence represented by the formula (I): [(A) n motif-REP] m . The modified fibroin may further have an amino acid sequence (N-terminal sequence and C-terminal sequence) added to either or both of the N-terminal side and the C-terminal side of the domain sequence. The N-terminal sequence and the C-terminal sequence are not limited to this, but are typically regions that do not have the repetition of the amino acid motif characteristic of fibroin, and consist of about 100 residues of amino acids. The protein containing the domain sequence represented by this formula (I): [(A) n motif-REP] m is described in detail in PCT / JP2017 / 016917 and PCT / JP2017 / 016925, and is described herein by reference. Is taken in by.

本明細書において「改変フィブロイン」とは、人為的に製造されたフィブロイン(人造フィブロイン)を意味する。改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列とは異なるフィブロインであってもよく、天然由来のフィブロインとアミノ酸配列と同一であるフィブロインであってもよい。本明細書でいう「天然由来のフィブロイン」もまた、式(I):[(A)モチーフ-REP]で表されるドメイン配列を含むタンパク質である。As used herein, the term "modified fibroin" means artificially produced fibroin (artificial fibroin). The modified fibroin may be a fibroin whose domain sequence is different from the amino acid sequence of the naturally occurring fibroin, or may be a fibroin having the same amino acid sequence as the naturally occurring fibroin. As used herein, "naturally occurring fibroin" is also a protein containing a domain sequence represented by the formula (I): [(A) n motif-REP] m .

「改変フィブロイン」は、本発明で特定されるアミノ酸配列を有するものであれば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列をそのまま利用したものであってもよく、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列に依拠してそのアミノ酸配列を改変したもの(例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列を改変することによりアミノ酸配列を改変したもの)であってもよく、また天然由来のフィブロインに依らず人工的に設計及び合成したもの(例えば、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより所望のアミノ酸配列を有するもの)であってもよい。 The "modified fibroin" may be one that uses the amino acid sequence of naturally occurring fibroin as it is, as long as it has the amino acid sequence specified in the present invention, and relies on the amino acid sequence of naturally occurring fibroin. The amino acid sequence may be modified (for example, the amino acid sequence may be modified by modifying the gene sequence of cloned naturally occurring fibroin), and artificially designed and artificially designed regardless of naturally occurring fibroin. It may be synthesized (for example, one having a desired amino acid sequence by chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence).

本明細書において「ドメイン配列」とは、フィブロイン特有の結晶領域(典型的には、アミノ酸配列の(A)モチーフに相当する。)と非晶領域(典型的には、アミノ酸配列のREPに相当する。)を生じるアミノ酸配列であり、式(I):[(A)モチーフ-REP]で表されるアミノ酸配列を意味する。ここで、(A)モチーフは、アラニン残基を主とするアミノ酸配列を示し、nは2~20、好ましくは4~20、より好ましくは8~20、更に好ましくは10~20、更により好ましくは4~16、更によりまた好ましくは8~16、特に好ましくは10~16の整数であってよい。また、(A)モチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数の割合は40%以上であればよく、60%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましく、80%以上であることが更に好ましく、90%以上であることが更により好ましく、100%(アラニン残基のみで構成されることを意味する。)であってもよい。REPは2~200アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示す。mは2~300の整数を示す。複数存在する(A)モチーフは、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。複数存在するREPは、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。大吐糸管しおり糸由来のタンパク質の具体例としては、天然配列の部分配列である配列番号1~3、天然配列を改変した配列番号4~19で示されるアミノ酸配列等を含むタンパク質を挙げることができる。As used herein, the term "domain sequence" refers to a fibroin-specific crystalline region (typically corresponding to the (A) n motif of the amino acid sequence) and an amorphous region (typically to the REP of the amino acid sequence). It is an amino acid sequence that produces (corresponding to)), and means an amino acid sequence represented by the formula (I): [(A) n motif-REP] m . Here, (A) the n motif indicates an amino acid sequence mainly composed of an alanine residue, where n is 2 to 20, preferably 4 to 20, more preferably 8 to 20, still more preferably 10 to 20, and even more. It may be an integer of preferably 4 to 16, even more preferably 8 to 16, and particularly preferably 10 to 16. Further, (A) the ratio of the number of alanine residues to the total number of amino acid residues in the n motif may be 40% or more, preferably 60% or more, more preferably 70% or more, and 80%. It is more preferably% or more, still more preferably 90% or more, and may be 100% (meaning that it is composed only of alanine residues). REP shows an amino acid sequence consisting of 2 to 200 amino acid residues. m represents an integer of 2 to 300. The plurality of (A) n motifs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences. The plurality of REPs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences. Specific examples of the protein derived from the large spit tube bookmark thread include proteins containing the amino acid sequences represented by SEQ ID NOs: 1 to 3 which are partial sequences of the natural sequence and SEQ ID NOs: 4 to 19 which are modified natural sequences. Can be done.

配列番号6で示されるアミノ酸配列(Met-PRT313)は、天然由来のフィブロインであるNephila clavipes(GenBankアクセッション番号:P46804.1、GI:1174415)のアミノ酸配列における、アラニン残基が連続する領域「(A)モチーフ」中の連続するアラニン残基の数を5つになるよう欠失する等、アミノ酸残基の改変を行った配列を有する。配列番号12で示されるアミノ酸配列(PRT313)は、配列番号6で示されるアミノ酸配列(Met-PRT313)のN末端に配列番号21で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)を付加したものである。The amino acid sequence (Met-PRT313) shown in SEQ ID NO: 6 is a region "continuing alanine residues" in the amino acid sequence of the naturally occurring fibroin Nephila clavipes (GenBank accession number: P468401, GI: 11744415). It has a sequence in which amino acid residues have been modified, such as deleting the number of consecutive alanine residues in "(A) n motif" to five. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 12 (PRT313) is obtained by adding the amino acid sequence (tag sequence and hinge sequence) shown by SEQ ID NO: 21 to the N-terminal of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 6 (Met-PRT313). be.

配列番号7で示されるアミノ酸配列(Met-PRT399)は、配列番号6で示されるアミノ酸配列から、N末端側からC末端側に向かって2つおきに(A)モチーフ((A))を欠失させ、更にC末端配列の手前に[(A)モチーフ-REP]を1つ挿入したものであり、配列番号13で示されるアミノ酸配列(PRT399)はこの配列番号7で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号21で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)を付加したものである。The amino acid sequence (Met-PRT399) shown in SEQ ID NO: 7 is obtained from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6 every other (A) n motif ((A) 5 ) from the N-terminal side to the C-terminal side. Is deleted, and one [(A) n motif-REP] is inserted in front of the C-terminal sequence, and the amino acid sequence (PRT399) shown in SEQ ID NO: 13 is the amino acid represented by this SEQ ID NO: 7. The amino acid sequence (tag sequence and hinge sequence) shown in SEQ ID NO: 21 is added to the N-terminal of the sequence.

配列番号8で示されるアミノ酸配列(Met-PRT380)は、配列番号6で示されるアミノ酸配列のREP中の全てのGGXをGQXに置換したものであり、配列番号14で示されるアミノ酸配列(PRT380)はこの配列番号8で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号21で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)を付加したものである。 The amino acid sequence (Met-PRT380) shown in SEQ ID NO: 8 is obtained by substituting GQX for all GGX in the REP of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 14 (PRT380). Is obtained by adding the amino acid sequence (tag sequence and hinge sequence) shown in SEQ ID NO: 21 to the N-terminal of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8.

配列番号9で示されるアミノ酸配列(Met-PRT410)は、配列番号7で示されるアミノ酸配列のREP中の全てのGGXをGQXに置換したものであり、配列番号15で示されるアミノ酸配列(PRT410)はこの配列番号9で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号21で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)を付加したものである。 The amino acid sequence (Met-PRT410) shown in SEQ ID NO: 9 is obtained by substituting GQX for all GGX in the REP of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7, and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 15 (PRT410). Is obtained by adding the amino acid sequence (tag sequence and hinge sequence) shown in SEQ ID NO: 21 to the N-terminal of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9.

配列番号10で示されるアミノ酸配列(Met-PRT468)は、配列番号9で示されるアミノ酸配列に対し、配列番号6中のポリA領域にAを2残基挿入し、配列番号9で示されるアミノ酸配列の分子量とほぼ同じになるよう、C末端側の繰り返し配列2回分を削除し、QからSもしくはPに13箇所置換したものであり、配列番号16で示されるアミノ酸配列(PRT468)はこの配列番号10で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号21で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)を付加したものである。 In the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 10 (Met-PRT468), two residues of A are inserted into the poly A region in SEQ ID NO: 6 with respect to the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 9, and the amino acid shown by SEQ ID NO: 9 is used. The amino acid sequence (PRT468) shown in SEQ ID NO: 16 is the amino acid sequence (PRT468) represented by SEQ ID NO: 16, in which two repeated sequences on the C-terminal side were deleted and replaced with S or P at 13 locations so that the molecular weight of the sequence was almost the same. The amino acid sequence (tag sequence and hinge sequence) shown in SEQ ID NO: 21 is added to the N-terminal of the amino acid sequence represented by No. 10.

配列番号11で示されるアミノ酸配列(Met-PRT799)は、配列番号9で示されるアミノ酸配列中に存在する20個のドメイン配列の領域を4回繰り返した配列のC末端側の数アミノ酸残基を、配列番号21で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)を付加したものであり、配列番号17で示されるアミノ酸配列(PRT799)はこの配列番号11で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号21で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)を付加したものである。 The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 11 (Met-PRT799) contains several amino acid residues on the C-terminal side of the sequence in which the regions of the 20 domain sequences existing in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9 are repeated four times. , The amino acid sequence (tag sequence and hinge sequence) shown in SEQ ID NO: 21 is added, and the amino acid sequence (PRT799) shown in SEQ ID NO: 17 is the N-terminal of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 11. The amino acid sequence (tag sequence and hinge sequence) shown in 21 is added.

以上のアミノ酸配列をまとめると以下のとおりである。
配列番号1 Araneus diadematusのアミノ酸配列
配列番号2 Araneus diadematusのアミノ酸配列
配列番号3 Araneus diadematusのアミノ酸配列
配列番号4 recombinant spider silk protein ADF3KaiLargeNRSH1のアミノ酸配列
配列番号5 配列番号4よりHisタグのアミノ酸配列を削除した配列
配列番号6 Met-PRT313: Met-CRY1_L_A5のアミノ酸配列
配列番号7 Met-PRT399: Met-CRY1_L_A5_gizaのアミノ酸配列
配列番号8 Met-PRT380: Met-CRY1_L_A5_QQQのアミノ酸配列
配列番号9 Met-PRT410: Met-CRY1_L_A5_giza_QQQのアミノ酸配列
配列番号10 Met-PRT468: Met-CRY1_L_A7_giza_QQQのアミノ酸配列
配列番号11 Met-PRT799: Met-CRY1_200_A5_giza_QQQ_WHis6のアミノ酸配列
配列番号12 PRT313のアミノ酸配列
配列番号13 PRT399のアミノ酸配列
配列番号14 PRT380のアミノ酸配列
配列番号15 PRT410のアミノ酸配列
配列番号16 PRT468のアミノ酸配列
配列番号17 PRT799のアミノ酸配列
配列番号18 ADF3Kai_noNRのアミノ酸配列
配列番号19 配列番号18のアミノ酸配列よりHisタグを除いたアミノ酸配列
配列番号20 Hisタグ及びスタートコドンのアミノ酸配列
配列番号21 Hisタグのアミノ酸配列
The above amino acid sequences are summarized below.
SEQ ID NO: 1 Amino acid sequence of Araneus diadematus SEQ ID NO: 2 Amino acid sequence of Araneus diadematus SEQ ID NO: 3 Amino acid sequence of Araneus diadematus SEQ ID NO: 4 Amino acid sequence of recombinant spider silk protein ADF3 KaiLargeNRSH1 SEQ ID NO: 5 The amino acid sequence of His tag was deleted from SEQ ID NO: 4. SEQ ID NO: 6 Amino acid sequence of Met-PRT313: Met-CRY1_L_A5 Amino acid sequence of SEQ ID NO: 7 Met-PRT399: Met-CRY1_L_A5_giza Amino acid sequence of SEQ ID NO: 8 Met-PRT380: Met-CRY1_L_A5_QQQ Amino acid sequence SEQ ID NO: 9 Met-PRT410 Amino acid sequence of SEQ ID NO: 10 Met-PRT468: Met-CRY1_L_A7_giza_QQQ amino acid sequence SEQ ID NO: 11 Met-PRT799: Met-CRY1_200_A5_giza_QQQ_WHis6 amino acid sequence SEQ ID NO: 12 PRT313 amino acid sequence SEQ ID NO: 13 PRT399 amino acid sequence SEQ ID NO: 15 Amino acid sequence of PRT410 Amino acid sequence of SEQ ID NO: 16 PRT468 Amino acid sequence of SEQ ID NO: 17 PRT799 Amino acid sequence of SEQ ID NO: 18 ADF3Kai_noNR Amino acid sequence of SEQ ID NO: 19 Amino acid sequence of SEQ ID NO: 18 excluding His tag SEQ ID NO: 20 His tag And amino acid sequence of start codon Amino acid sequence of SEQ ID NO: 21 His tag

改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列に対し、例えば、1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行うことで得ることができる。アミノ酸残基の置換、欠失、挿入及び/又は付加は、部分特異的突然変異誘発法等の当業者に周知の方法により行うことができる。具体的には、Nucleic Acid Res.10,6487(1982)、Methods in Enzymology,100,448(1983)等の文献に記載されている方法に準じて行うことができる。 The modified fibroin is, for example, modifying the amino acid sequence corresponding to the substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues to the cloned naturally occurring fibroin gene sequence. Can be obtained at. Substitution, deletion, insertion and / or addition of amino acid residues can be carried out by a method well known to those skilled in the art such as a partially specific mutagenesis method. Specifically, Nucleic Acid Res. It can be carried out according to the method described in the literature such as 10, 6487 (1982), Methods in Enzymeology, 100, 448 (1983).

天然由来のフィブロインは、式(I):[(A)モチーフ-REP]で表されるドメイン配列を含むタンパク質であり、具体的には、例えば、昆虫又はクモ類が産生するフィブロインが挙げられる。The naturally occurring fibroin is a protein containing a domain sequence represented by the formula (I): [(A) n motif-REP] m , and specific examples thereof include fibroin produced by insects or spiders. Be done.

昆虫が産生するフィブロインとしては、例えば、ボンビックス・モリ(Bombyx mori)、クワコ(Bombyx mandarina)、天蚕(Antheraea yamamai)、柞蚕(Anteraea pernyi)、楓蚕(Eriogyna pyretorum)、蓖蚕(Pilosamia Cynthia ricini)、樗蚕(Samia cynthia)、栗虫(Caligura japonica)、チュッサー蚕(Antheraea mylitta)、ムガ蚕(Antheraea assama)等のカイコが産生する絹タンパク質、スズメバチ(Vespa simillima xanthoptera)の幼虫が吐出するホーネットシルクタンパク質が挙げられる。 Examples of fibroins produced by insects include Bombyx mori, Bombyx mandarina, Antheraea yamamai, Anteraea perni, and tussah. ), Silk moth (Samia synthia), Chrysanthemum (Caligra japonica), Chusser silk moth (Antheraea mylitta), Muga silk moth (Antheraea assama) Silk protein can be mentioned.

昆虫が産生するフィブロインのより具体的な例としては、例えば、カイコ・フィブロインL鎖(GenBankアクセッション番号M76430(塩基配列)、AAA27840.1(アミノ酸配列))が挙げられる。 More specific examples of insect-produced fibroin include, for example, silk moth fibroin L chain (GenBank accession number M76430 (base sequence), AAA27840.1 (amino acid sequence)).

クモ類が産生するフィブロインとしては、例えば、オニグモ、ニワオニグモ、アカオニグモ、アオオニグモ及びマメオニグモ等のオニグモ属(Araneus属)に属するクモ、ヤマシロオニグモ、イエオニグモ、ドヨウオニグモ及びサツマノミダマシ等のヒメオニグモ属(Neoscona属)に属するクモ、コオニグモモドキ等のコオニグモモドキ属(Pronus属)に属するクモ、トリノフンダマシ及びオオトリノフンダマシ等のトリノフンダマシ属(Cyrtarachne属)に属するクモ、トゲグモ及びチブサトゲグモ等のトゲグモ属(Gasteracantha属)に属するクモ、マメイタイセキグモ及びムツトゲイセキグモ等のイセキグモ属(Ordgarius属)に属するクモ、コガネグモ、コガタコガネグモ及びナガコガネグモ等のコガネグモ属(Argiope属)に属するクモ、キジロオヒキグモ等のオヒキグモ属(Arachnura属)に属するクモ、ハツリグモ等のハツリグモ属(Acusilas属)に属するクモ、スズミグモ、キヌアミグモ及びハラビロスズミグモ等のスズミグモ属(Cytophora属)に属するクモ、ゲホウグモ等のゲホウグモ属(Poltys属)に属するクモ、ゴミグモ、ヨツデゴミグモ、マルゴミグモ及びカラスゴミグモ等のゴミグモ属(Cyclosa属)に属するクモ、及びヤマトカナエグモ等のカナエグモ属(Chorizopes属)に属するクモが産生するスパイダーシルクタンパク質、並びにアシナガグモ、ヤサガタアシナガグモ、ハラビロアシダカグモ及びウロコアシナガグモ等のアシナガグモ属(Tetragnatha属)に属するクモ、オオシロカネグモ、チュウガタシロカネグモ及びコシロカネグモ等のシロカネグモ属(Leucauge属)に属するクモ、ジョロウグモ及びオオジョロウグモ等のジョロウグモ属(Nephila属)に属するクモ、キンヨウグモ等のアズミグモ属(Menosira属)に属するクモ、ヒメアシナガグモ等のヒメアシナガグモ属(Dyschiriognatha属)に属するクモ、クロゴケグモ、セアカゴケグモ、ハイイロゴケグモ及びジュウサンボシゴケグモ等のゴケグモ属(Latrodectus属)に属するクモ、及びユープロステノプス属(Euprosthenops属)に属するクモ等のアシナガグモ科(Tetragnathidae科)に属するクモが産生するスパイダーシルクタンパク質(クモ糸タンパク質)が挙げられる。スパイダーシルクタンパク質としては、例えば、MaSp(MaSp1及びMaSp2)、ADF(ADF3及びADF4)等の牽引糸タンパク質、MiSp(MiSp1及びMiSp2)等が挙げられる。 Examples of the fibroins produced by spiders include spiders belonging to the genus Araneus such as spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders. Spiders belonging to the genus Spider, spiders belonging to the genus Pronus, spiders belonging to the genus Torinofundamashi (genus Cyrtarachne), spiders belonging to the genus Trinofundamashi, and spiders belonging to the genus Cyrtarachne. Spiders belonging to (Gasteracantha genus), spiders belonging to the spider genus Ordgarius such as Mameitaiseki spider and Mutsutogei sekigumo, spiders belonging to the genus Koganegumo, Kogatakoganegumo and Nagakoganegumo, etc. Spiders belonging to the genus Arachnura, spiders belonging to the genus Acusilas such as spiders, spiders belonging to the genus Cytophora, spiders belonging to the genus Cytophora, spiders belonging to the genus Cytophora, and spiders belonging to the genus Cytophora. ) Spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders. Spiders belonging to the genus Tetragnatha, such as the spider Yasagata spider, Harabiroashidakagumo, and Urokoa spider, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders Spiders belonging to the genus Nephila, spiders belonging to the genus Menosira such as spiders, spiders belonging to the genus Dyschiriognatha such as spiders, spiders such as spiders, spiders, spiders Spiders belonging to the genus (Latrodectus) and spiders belonging to the family Spiders (Tetragnathidae) such as spiders belonging to the genus Euprostenops. Examples include pider silk protein (spider silk protein). Examples of the spider silk protein include traction thread proteins such as MaSp (MaSp1 and MaSp2) and ADF (ADF3 and ADF4), MiSp (MiSp1 and MiSp2) and the like.

クモ類が産生するフィブロインのより具体的な例としては、例えば、fibroin-3(adf-3)[Araneus diadematus由来](GenBankアクセッション番号AAC47010(アミノ酸配列)、U47855(塩基配列))、fibroin-4(adf-4)[Araneus diadematus由来](GenBankアクセッション番号AAC47011(アミノ酸配列)、U47856(塩基配列))、dragline silk protein spidroin 1[Nephila clavipes由来](GenBankアクセッション番号AAC04504(アミノ酸配列)、U37520(塩基配列))、major ampullate spidroin 1[Latrodectus hesperus由来](GenBankアクセッション番号ABR68856(アミノ酸配列)、EF595246(塩基配列))、dragline silk protein spidroin 2[Nephila clavata由来](GenBankアクセッション番号AAL32472(アミノ酸配列)、AF441245(塩基配列))、major ampullate spidroin 1[Euprosthenops australis由来](GenBankアクセッション番号CAJ00428(アミノ酸配列)、AJ973155(塩基配列))、及びmajor ampullate spidroin 2[Euprosthenops australis](GenBankアクセッション番号CAM32249.1(アミノ酸配列)、AM490169(塩基配列))、minor ampullate silk protein 1[Nephila clavipes](GenBankアクセッション番号AAC14589.1(アミノ酸配列))、minor ampullate silk protein 2[Nephila clavipes](GenBankアクセッション番号AAC14591.1(アミノ酸配列))、minor ampullate spidroin-like protein[Nephilengys cruentata](GenBankアクセッション番号ABR37278.1(アミノ酸配列)等が挙げられる。 More specific examples of fibroin produced by spiders include, for example, fibroin-3 (aff-3) [derived from Araneus diadematus] (GenBank accession numbers AAC47010 (amino acid sequence), U47855 (base sequence)), fibroin-. 4 (aff-4) [derived from Araneus diadematus] (GenBank accession number AAC47011 (amino acid sequence), U47856 (base sequence)), dragline silk protein spidroin 1 [derived from Nephila clavipes] (GenBank sequence Amino acid 04) U37520 (base sequence)), major amplify protein 1 [derived from Latrodictus hesperus] (GenBank accession number ABR68856 (amino acid sequence), EF595246 (base sequence)), dragline silk protein2 (Amino acid sequence), AF441245 (base sequence)), major amplifier spidroin 1 [derived from Europe protein australis] (GenBank accession number CAJ00428 (amino acid sequence), AJ973155 (base sequence)), and major amplifier Spinbolte protein 2 Accession number CAM3224.91 (amino acid sequence), AM490169 (base sequence)), minor amplify silk protein 1 [Nephila clavipes] (GenBank accession number AAC14589.1 (amino acid sequence)), minor amplifier silk protein (GenBank accession number AAC14591.1 (amino acid sequence)), minor amplify spidroin-like protein [Nephilengys cruentata] (GenBank accession number ABR) 3778.1 (amino acid sequence) and the like can be mentioned.

天然由来のフィブロインのより具体的な例としては、更に、NCBI GenBankに配列情報が登録されているフィブロインを挙げることができる。例えば、NCBI GenBankに登録されている配列情報のうちDIVISIONとしてINVを含む配列の中から、DEFINITIONにspidroin、ampullate、fibroin、「silk及びpolypeptide」、又は「silk及びprotein」がキーワードとして記載されている配列、CDSから特定のproductの文字列、SOURCEからTISSUE TYPEに特定の文字列の記載された配列を抽出することにより確認することができる。 As a more specific example of naturally derived fibroin, further, fibroin whose sequence information is registered in NCBI GenBank can be mentioned. For example, among the sequence information registered in NCBI GenBank, among the sequences containing INV as DIVISION, spidoline, amplify, fibroin, "silk and protein", or "silk and protein" are described as keywords in DEFITION. It can be confirmed by extracting a sequence, a character string of a specific protein from CDS, and a sequence in which a specific character string is described in TISSUE TYPE from SOURCE.

改変フィブロインは、改変絹フィブロイン(カイコが産生する絹タンパク質のアミノ酸配列を改変したもの)であってもよく、改変クモ糸フィブロイン(クモ類が産生するスパイダーシルクタンパク質のアミノ酸配列を改変したもの)であってもよい。それらのうちでも改変クモ糸フィブロインが、好適に用いられる。 The modified fibroin may be modified silk fibroin (modified amino acid sequence of silk protein produced by spiders) or modified spider silk fibroin (modified amino acid sequence of spider silk protein produced by spiders). There may be. Among them, modified spider silk fibroin is preferably used.

改変フィブロインの具体的な例として、クモの大瓶状線で産生される大吐糸管しおり糸タンパク質に由来する改変フィブロイン[第1の実施形態に係る改変フィブロイン]、グリシン残基の含有量が低減された改変フィブロイン[第2の実施形態に係る改変フィブロイン]、(A)モチーフの含有量が低減された改変フィブロイン[第3の実施形態に係る改変フィブロイン]、グリシン残基の含有量、及び(A)モチーフの含有量が低減された改変フィブロイン[第4の実施形態に係る改変フィブロイン]が挙げられる。As a specific example of the modified fibroin, the content of the modified fibroin [modified fibroin according to the first embodiment] derived from the large spider tube bookmark thread protein produced by the spider's large bottle-shaped line and the glycine residue is reduced. Modified fibroin [modified fibroin according to the second embodiment], (A) modified fibroin with reduced content of n motif [modified fibroin according to the third embodiment], content of glycine residue, and (A) Examples thereof include modified fibroin [modified fibroin according to the fourth embodiment] in which the content of n motifs is reduced.

第1の実施形態に係る改変フィブロインとしては、式(I):[(A)モチーフ-REP]で表されるドメイン配列を含むタンパク質が挙げられる。第1の実施形態に係る改変フィブロインは、式(I)中、nは3~20の整数が好ましく、4~20の整数がより好ましく、8~20の整数が更に好ましく、10~20の整数が更により好ましく、4~16の整数が更によりまた好ましく、8~16の整数が特に好ましく、10~16の整数が最も好ましい。第1の実施形態に係る改変フィブロインは、式(I)中、REPを構成するアミノ酸残基の数は、10~200残基であることが好ましく、10~150残基であることがより好ましく、20~100残基であることが更に好ましく、20~75残基であることが更により好ましい。第1の実施形態に係る改変フィブロインは、式(I):[(A)モチーフ-REP]で表されるアミノ酸配列中に含まれるグリシン残基、セリン残基及びアラニン残基の合計残基数がアミノ酸残基数全体に対して、40%以上であることが好ましく、60%以上であることがより好ましく、70%以上であることが更に好ましい。Examples of the modified fibroin according to the first embodiment include proteins containing a domain sequence represented by the formula (I): [(A) n motif-REP] m . In the modified fibroin according to the first embodiment, n is preferably an integer of 3 to 20, more preferably an integer of 4 to 20, even more preferably an integer of 8 to 20, and an integer of 10 to 20 in the formula (I). Is even more preferable, an integer of 4 to 16 is even more preferable, an integer of 8 to 16 is particularly preferable, and an integer of 10 to 16 is most preferable. In the modified fibroin according to the first embodiment, the number of amino acid residues constituting REP in the formula (I) is preferably 10 to 200 residues, more preferably 10 to 150 residues. , 20-100 residues are even more preferred, and 20-75 residues are even more preferred. The modified fibroin according to the first embodiment is a total residue of glycine residue, serine residue and alanine residue contained in the amino acid sequence represented by the formula (I): [(A) n motif-REP] m . The number of groups is preferably 40% or more, more preferably 60% or more, and further preferably 70% or more with respect to the total number of amino acid residues.

第1の実施形態に係る改変フィブロインは、式(I):[(A)モチーフ-REP]で表されるアミノ酸配列の単位を含み、かつC末端配列が配列番号1~3のいずれかに示されるアミノ酸配列又は配列番号1~3のいずれかに示されるアミノ酸配列と80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、もっとも好ましくは95%以上の相同性を有するアミノ酸配列であるポリペプチドであってもよい。The modified fibroin according to the first embodiment contains a unit of an amino acid sequence represented by the formula (I): [(A) n motif-REP] m , and the C-terminal sequence is any one of SEQ ID NOs: 1 to 3. Amino acid sequence having 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, most preferably 95% or more homology with the amino acid sequence shown in 1 or any of SEQ ID NOs: 1 to 3. It may be a polypeptide that is.

配列番号1に示されるアミノ酸配列は、ADF3(GI:1263287、NCBI)のアミノ酸配列のC末端の50残基のアミノ酸からなるアミノ酸配列と同一であり、配列番号2に示されるアミノ酸配列は、配列番号1に示されるアミノ酸配列のC末端から20残基取り除いたアミノ酸配列と同一であり、配列番号3に示されるアミノ酸配列は、配列番号1に示されるアミノ酸配列のC末端から29残基取り除いたアミノ酸配列と同一である。 The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is the same as the amino acid sequence consisting of 50 residues at the C-terminal of the amino acid sequence of ADF3 (GI: 1263287, NCBI), and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is a sequence. It is the same as the amino acid sequence in which 20 residues were removed from the C end of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 was obtained by removing 29 residues from the C end of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1. It has the same amino acid sequence.

第1の実施形態に係る改変フィブロインのより具体的な例として、(1-i)配列番号4又は配列番号5(配列番号4のアミノ酸配列よりHisタグを除いたアミノ酸配列)で示されるアミノ酸配列、又は(1-ii)配列番号4で示されるアミノ酸配列と80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、もっとも好ましくは95%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。前記配列同一性は、100%であってもよい。 As a more specific example of the modified fibroin according to the first embodiment, (1-i) the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 5 (amino acid sequence obtained by removing the His tag from the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4). , Or (1-ii) contains an amino acid sequence having 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, most preferably 95% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4. Modified fibroin can be mentioned. The sequence identity may be 100%.

配列番号4で示されるアミノ酸配列は、N末端に開始コドン、His10タグ及びHRV3Cプロテアーゼ(Human rhinovirus 3Cプロテアーゼ)認識サイトからなるアミノ酸配列(配列番号20)を付加したADF3のアミノ酸配列において、第1~13番目の反復領域をおよそ2倍になるように増やすとともに、翻訳が第1154番目アミノ酸残基で終止するように変異させたものである。配列番号4で示されるアミノ酸配列のC末端のアミノ酸配列は、配列番号8で示されるアミノ酸配列と同一である。 The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 is the first to the amino acid sequence of ADF3 in which the amino acid sequence (SEQ ID NO: 20) consisting of a starting codon, a His10 tag and an HRV3C protease (Human rhinovirus 3C protease) recognition site is added to the N-terminal. The 13th repeat region is increased approximately twice and mutated so that the translation terminates at the 1154th amino acid residue. The amino acid sequence at the C-terminal of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 is the same as the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8.

(1-i)の改変フィブロインは、配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin of (1-i) may consist of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4.

第2の実施形態に係る改変フィブロインは、上述のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたモチーフ配列の割合が、全モチーフ配列に対して、10%以上であってもよい。 In the modified fibroin according to the second embodiment, the ratio of the motif sequence in which the above-mentioned glycine residue is replaced with another amino acid residue may be 10% or more with respect to the total motif sequence.

第2の実施形態に係る改変フィブロインは、式(I):[(A)モチーフ-REP]で表されるドメイン配列を含み、上記ドメイン配列から、最もC末端側に位置する(A)モチーフから上記ドメイン配列のC末端までの配列を除いた配列中の全REPに含まれるXGX(但し、Xはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。)からなるアミノ酸配列の総アミノ酸残基数をzとし、上記ドメイン配列から、最もC末端側に位置する(A)モチーフから上記ドメイン配列のC末端までの配列を除いた配列中の総アミノ酸残基数をwとしたときに、z/w(%)が30%以上であるアミノ酸配列を有するものであってもよく、50.9%以上であるアミノ酸配列を有するものであってもよい。(A)モチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数は83%以上であればよいが、86%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましく、95%以上であることが更に好ましく、100%であること(アラニン残基のみで構成されることを意味する)が更により好ましい。The modified fibroin according to the second embodiment contains a domain sequence represented by the formula (I): [(A) n motif-REP] m , and is located most C-terminal to the above domain sequence (A). The total number of amino acid residues in the amino acid sequence consisting of XGX (where X indicates amino acid residues other than glycine) contained in all REPs in the sequence excluding the sequence from the n motif to the C-terminal of the above domain sequence. Let z be the total number of amino acid residues in the sequence excluding the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side of the domain sequence to the C-terminal of the domain sequence. It may have an amino acid sequence in which w (%) is 30% or more, or may have an amino acid sequence in which w (%) is 50.9% or more. (A) The number of alanine residues with respect to the total number of amino acid residues in the n motif may be 83% or more, preferably 86% or more, more preferably 90% or more, and 95% or more. It is even more preferably 100% (meaning that it is composed only of alanine residues).

第2の実施形態に係る改変フィブロインは、GGXモチーフの1つのグリシン残基を別のアミノ酸残基に置換することにより、XGXからなるアミノ酸配列の含有割合を高めたものであることが好ましい。第2の実施形態に係る改変フィブロインは、ドメイン配列中のGGXからなるアミノ酸配列の含有割合が30%以下であることが好ましく、20%以下であることがより好ましく、10%以下であることが更に好ましく、6%以下であることが更により好ましく、4%以下であることが更によりまた好ましく、2%以下であることが特に好ましい。ドメイン配列中のGGXからなるアミノ酸配列の含有割合は、下記XGXからなるアミノ酸配列の含有割合(z/w)の算出方法と同様の方法で算出することができる。 It is preferable that the modified fibroin according to the second embodiment has an increased content ratio of the amino acid sequence consisting of XGX by substituting one glycine residue of the GGX motif with another amino acid residue. In the modified fibroin according to the second embodiment, the content ratio of the amino acid sequence consisting of GGX in the domain sequence is preferably 30% or less, more preferably 20% or less, and more preferably 10% or less. It is even more preferably 6% or less, even more preferably 4% or less, and particularly preferably 2% or less. The content ratio of the amino acid sequence consisting of GGX in the domain sequence can be calculated by the same method as the method for calculating the content ratio (z / w) of the amino acid sequence consisting of XGX described below.

z/w(%)の算出方法を更に詳細に説明する。まず、ドメイン配列から、最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列を除いた配列に含まれる全てのREPから、XGXからなるアミノ酸配列を抽出する。XGXを構成するアミノ酸残基の総数がzである。例えば、XGXからなるアミノ酸配列が50個抽出された場合(重複はなし)、zは50×3=150である。また、例えば、XGXGXからなるアミノ酸配列の場合のように2つのXGXに含まれるX(中央のX)が存在する場合は、重複分を控除して計算する(XGXGXの場合は5アミノ酸残基である)。wは、ドメイン配列から、最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列を除いた配列に含まれる総アミノ酸残基数である。例えば、図1に示したドメイン配列の場合、wは4+50+4+100+4+10+4+20+4+30=230である(最もC末端側に位置する(A)モチーフは除いている。)。次に、zをwで除すことによって、z/w(%)を算出することができる。The method of calculating z / w (%) will be described in more detail. First, the amino acid sequence consisting of XGX is extracted from all the REPs contained in the sequence excluding the sequence from the (A) n motif located on the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence. The total number of amino acid residues constituting XGX is z. For example, when 50 amino acid sequences consisting of XGX are extracted (no duplication), z is 50 × 3 = 150. Further, for example, when X (center X) contained in two XGXs exists as in the case of an amino acid sequence consisting of XGXGX, the calculation is performed by deducting the overlap (in the case of XGXGX, 5 amino acid residues are used). be). w is the total number of amino acid residues contained in the sequence excluding the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence. For example, in the case of the domain sequence shown in FIG. 1, w is 4 + 50 + 4 + 100 + 4 + 10 + 4 + 20 + 4 + 30 = 230 (excluding the (A) n motif located most on the C-terminal side). Next, z / w (%) can be calculated by dividing z by w.

ここで、天然由来のフィブロインにおけるz/w(%)について説明する。まず、上述のように、NCBI GenBankにアミノ酸配列情報が登録されているフィブロインを例示した方法により確認したところ、663種類のフィブロイン(このうち、クモ類由来のフィブロインは415種類)が抽出された。抽出された全てのフィブロインのうち、式(I):[(A)モチーフ-REP]で表されるドメイン配列を含み、フィブロイン中のGGXからなるアミノ酸配列の含有割合が6%以下である天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から、上述の算出方法により、z/w(%)を算出した。その結果を図3に示す。図3の横軸はz/w(%)を示し、縦軸は頻度を示す。図3から明らかなとおり、天然由来のフィブロインにおけるz/w(%)は、いずれも50.9%未満である(最も高いもので、50.86%)。Here, z / w (%) in naturally-derived fibroin will be described. First, as described above, when the fibroin whose amino acid sequence information was registered in NCBI GenBank was confirmed by the method exemplified, 663 types of fibroin (of which 415 types were derived from spiders) were extracted. Among all the extracted fibroin, the content ratio of the amino acid sequence consisting of GGX in the fibroin is 6% or less, which contains the domain sequence represented by the formula (I): [(A) n motif-REP] m . From the amino acid sequence of naturally derived fibroin, z / w (%) was calculated by the above-mentioned calculation method. The results are shown in FIG. The horizontal axis of FIG. 3 indicates z / w (%), and the vertical axis indicates frequency. As is clear from FIG. 3, the z / w (%) in naturally-derived fibroin is less than 50.9% (the highest is 50.86%).

第2の実施形態に係る改変フィブロインにおいて、z/w(%)は、50.9%以上であることが好ましく、56.1%以上であることがより好ましく、58.7%以上であることが更に好ましく、70%以上であることが更により好ましく、80%以上であることが更によりまた好ましい。z/w(%)の上限に特に制限はないが、例えば、95%以下であってもよい。 In the modified fibroin according to the second embodiment, z / w (%) is preferably 50.9% or more, more preferably 56.1% or more, and 58.7% or more. Is even more preferable, 70% or more is even more preferable, and 80% or more is even more preferable. The upper limit of z / w (%) is not particularly limited, but may be, for example, 95% or less.

第2の実施形態に係る改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列から、グリシン残基をコードする塩基配列の少なくとも一部を置換して別のアミノ酸残基をコードするように改変することにより得ることができる。このとき、改変するグリシン残基として、GGXモチーフ及びGPGXXモチーフにおける1つのグリシン残基を選択してもよいし、またz/w(%)が50.9%以上になるように置換してもよい。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から上記態様を満たすアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列からREP中のグリシン残基を別のアミノ酸残基に置換したことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行ってもよい。 The modified fibroin according to the second embodiment is prepared, for example, by substituting at least a part of the base sequence encoding the glycine residue from the cloned naturally occurring fibroin gene sequence to encode another amino acid residue. It can be obtained by modifying it. At this time, one glycine residue in the GGX motif and the GPGXX motif may be selected as the glycine residue to be modified, or may be replaced so that z / w (%) is 50.9% or more. good. It can also be obtained, for example, by designing an amino acid sequence satisfying the above embodiment from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In either case, in addition to the modification corresponding to the substitution of the glycine residue in REP with another amino acid residue from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, one or more amino acid residues are further substituted or deleted. , Insertion and / or modification of the amino acid sequence corresponding to the addition may be performed.

上記の別のアミノ酸残基としては、グリシン残基以外のアミノ酸残基であれば特に制限はないが、バリン(V)残基、ロイシン(L)残基、イソロイシン(I)残基、メチオニン(M)残基、プロリン(P)残基、フェニルアラニン(F)残基及びトリプトファン(W)残基等の疎水性アミノ酸残基、グルタミン(Q)残基、アスパラギン(N)残基、セリン(S)残基、リシン(K)残基及びグルタミン酸(E)残基等の親水性アミノ酸残基が好ましく、バリン(V)残基、ロイシン(L)残基、イソロイシン(I)残基及びグルタミン(Q)残基がより好ましく、グルタミン(Q)残基が更に好ましい。 The above-mentioned other amino acid residues are not particularly limited as long as they are amino acid residues other than glycine residues, but are valine (V) residue, leucine (L) residue, isoleucine (I) residue, and methionine ( Hydrophobic amino acid residues such as M) residue, proline (P) residue, phenylalanine (F) residue and tryptophan (W) residue, glutamine (Q) residue, asparagine (N) residue, serine (S) ) Residues, hydrophilic amino acid residues such as lysine (K) residues and glutamate (E) residues are preferred, with valine (V) residues, leucine (L) residues, isoleucine (I) residues and glutamine ( Q) Residues are more preferred, and Glutamine (Q) residues are even more preferred.

第2の実施形態に係る改変フィブロインのより具体的な例として、(2-i)配列番号8、配列番号9、配列番号10若しくは配列番号11で示されるアミノ酸配列、又は(2-ii)配列番号8、配列番号9、配列番号10若しくは配列番号11で示されるアミノ酸配列と80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、もっとも好ましくは95%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the modified fibroin according to the second embodiment, (2-i) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10 or SEQ ID NO: 11 or the (2-ii) sequence. Amino acids having sequence identity of 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, most preferably 95% or more with the amino acid sequence represented by No. 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10 or SEQ ID NO: 11. Modified fibroins, including sequences, can be mentioned.

(2-i)の改変フィブロインについて説明する。配列番号8で示されるアミノ酸配列は、天然由来のフィブロインに相当する配列番号6で示されるアミノ酸配列のREP中の全てのGGXをGQXに置換したものである。配列番号9で示されるアミノ酸配列は、配列番号8で示されるアミノ酸配列から、N末端側からC末端側に向かって2つおきに(A)モチーフを欠失させ、更にC末端配列の手前に[(A)モチーフ-REP]を1つ挿入したものである。配列番号10で示されるアミノ酸配列は、配列番号9で示されるアミノ酸配列の各(A)モチーフのC末端側に2つのアラニン残基を挿入し、更に一部のグルタミン(Q)残基をセリン(S)残基に置換し、配列番号9の分子量とほぼ同じとなるようにN末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号11で示されるアミノ酸配列は、配列番号10で示されるアミノ酸配列中に存在する20個のドメイン配列の領域(但し、当該領域のC末端側の数アミノ酸残基が置換されている。)を4回繰り返した配列のC末端にHisタグが付加されたものである。The modified fibroin of (2-i) will be described. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 is obtained by substituting GQX for all GGX in the REP of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, which corresponds to naturally occurring fibroin. In the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9, every other (A) n motif is deleted from the N-terminal side to the C-terminal side from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8, and the amino acid sequence is further before the C-terminal sequence. One [(A) n motif-REP] is inserted in. In the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10, two alanine residues are inserted on the C-terminal side of each (A) n motif of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9, and a part of glutamine (Q) residue is further added. It is substituted with a serine (S) residue and a part of the amino acid on the N-terminal side is deleted so as to have almost the same molecular weight as that of SEQ ID NO: 9. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 11 is a region of 20 domain sequences existing in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 10 (however, several amino acid residues on the C-terminal side of the region are substituted). This is a sequence in which the His tag is added to the C-terminal of the sequence obtained by repeating the above four times.

配列番号6で示されるアミノ酸配列(天然由来のフィブロインに相当)におけるz/w(%)の値は、46.8%である。配列番号8で示されるアミノ酸配列、配列番号9で示されるアミノ酸配列、配列番号10で示されるアミノ酸配列、及び配列番号11で示されるアミノ酸配列におけるz/w(%)の値は、それぞれ58.7%、70.1%、66.1%及び70.0%である。また、配列番号6、8、9、10及び11で示されるアミノ酸配列のギザ比率(後述する)1:1.8~11.3におけるx/y(%)の値は、それぞれ15.0%、15.0%、93.4%、92.7%及び89.3%である。 The value of z / w (%) in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6 (corresponding to naturally occurring fibroin) is 46.8%. The values of z / w (%) in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10, and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 11 are 58. 7%, 70.1%, 66.1% and 70.0%. Further, the values of x / y (%) in the jagged ratio (described later) of 1: 1.8 to 11.3 of the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 6, 8, 9, 10 and 11 are 15.0%, respectively. 1,5.0%, 93.4%, 92.7% and 89.3%.

(2-i)の改変フィブロインは、配列番号8、配列番号9、配列番号10又は配列番号11で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin of (2-i) may consist of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10 or SEQ ID NO: 11.

(2-ii)の改変フィブロインは、配列番号8、配列番号9、配列番号10又は配列番号11で示されるアミノ酸配列と80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、もっとも好ましくは95%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(2-ii)の改変フィブロインもまた、式(I):[(A)モチーフ-REP]で表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、もっとも好ましくは95%以上であることが好ましい。The modified fibroin of (2-ii) is 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, most preferably the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10 or SEQ ID NO: 11. Contains an amino acid sequence having 95% or more sequence identity. The modified fibroin of (2-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by the formula (I): [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more.

(2-ii)の改変フィブロインは、配列番号8、配列番号9、配列番号10又は配列番号11で示されるアミノ酸配列と80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、もっとも好ましくは95%以上の配列同一性を有し、かつREP中に含まれるXGX(但し、Xはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。)からなるアミノ酸配列の総アミノ酸残基数をzとし、上記ドメイン配列中のREPの総アミノ酸残基数をwとしたときに、z/w(%)が50.9%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (2-ii) is 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, most preferably the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10 or SEQ ID NO: 11. Has 95% or more sequence identity, and the total number of amino acid residues in the amino acid sequence consisting of XGX (where X indicates amino acid residues other than glycine) contained in REP is z, and the above domain. When the total number of amino acid residues of REP in the sequence is w, z / w (%) is preferably 50.9% or more.

上述の改変フィブロインは、N末端及びC末端のいずれか一方又は両方にタグ配列を含んでいてもよい。これにより、改変フィブロインの単離、固定化、検出及び可視化等が可能となる。 The modified fibroin described above may contain a tag sequence at either or both of the N-terminus and the C-terminus. This enables isolation, immobilization, detection, visualization and the like of modified fibroin.

タグ配列として、例えば、他の分子との特異的親和性(結合性、アフィニティ)を利用したアフィニティタグを挙げることができる。アフィニティタグの具体例として、ヒスチジンタグ(Hisタグ)を挙げることができる。Hisタグは、ヒスチジン残基が4から10個程度並んだ短いペプチドで、ニッケル等の金属イオンと特異的に結合する性質があるため、金属キレートクロマトグラフィー(chelating metal chromatography)による改変フィブロインの単離に利用することができる。タグ配列の具体例として、例えば、配列番号21で示されるアミノ酸配列(Hisタグを含むアミノ酸配列)が挙げられる。 As the tag sequence, for example, an affinity tag using specific affinity (binding, affinity) with other molecules can be mentioned. As a specific example of the affinity tag, a histidine tag (His tag) can be mentioned. The His tag is a short peptide in which about 4 to 10 histidine residues are lined up, and has the property of specifically binding to metal ions such as nickel. Therefore, isolation of modified fibroin by metal chelating chromatography (chromatography) is performed. Can be used for. As a specific example of the tag sequence, for example, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 21 (amino acid sequence including His tag) can be mentioned.

また、グルタチオンに特異的に結合するグルタチオン-S-トランスフェラーゼ(GST)、マルトースに特異的に結合するマルトース結合タンパク質(MBP)等のタグ配列を利用することもできる。 In addition, tag sequences such as glutathione-S-transferase (GST) that specifically binds to glutathione and maltose-binding protein (MBP) that specifically binds to maltose can also be used.

さらに、抗原抗体反応を利用した「エピトープタグ」を利用することもできる。抗原性を示すペプチド(エピトープ)をタグ配列として付加することにより、当該エピトープに対する抗体を結合させることができる。エピトープタグとして、HA(インフルエンザウイルスのヘマグルチニンのペプチド配列)タグ、mycタグ、FLAGタグ等を挙げることができる。エピトープタグを利用することにより、高い特異性で容易に改変フィブロインを精製することができる。 Furthermore, an "epitope tag" utilizing an antigen-antibody reaction can also be used. By adding a peptide (epitope) exhibiting antigenicity as a tag sequence, an antibody against the epitope can be bound. Examples of the epitope tag include HA (peptide sequence of hemagglutinin of influenza virus) tag, myc tag, FLAG tag and the like. By utilizing the epitope tag, the modified fibroin can be easily purified with high specificity.

さらにタグ配列を特定のプロテアーゼで切り離せるようにしたものも使用することができる。当該タグ配列を介して吸着したタンパク質をプロテアーゼ処理することにより、タグ配列を切り離した改変フィブロインを回収することもできる。 Further, a tag sequence in which the tag sequence can be separated by a specific protease can also be used. By treating the protein adsorbed via the tag sequence with protease, the modified fibroin from which the tag sequence has been separated can also be recovered.

タグ配列を含む改変フィブロインのより具体的な例として、(2-iii)配列番号14、配列番号15、配列番号16若しくは配列番号17で示されるアミノ酸配列、又は(2-iv)配列番号14、配列番号15、配列番号16若しくは配列番号17で示されるアミノ酸配列と80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、もっとも好ましくは95%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the modified fibroin comprising a tag sequence, (2-iii) the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16 or SEQ ID NO: 17, or (2-iv) SEQ ID NO: 14, Includes an amino acid sequence having 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, most preferably 95% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16 or SEQ ID NO: 17. , Modified fibroin.

配列番号12、13、14、15、16及び17で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号6、7、8、9、10及び11で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号21で示されるアミノ酸配列(Hisタグを含む)を付加したものである。 The amino acid sequences represented by SEQ ID NOs: 12, 13, 14, 15, 16 and 17 are the amino acids represented by SEQ ID NO: 21 at the N-terminal of the amino acid sequences represented by SEQ ID NOs: 6, 7, 8, 9, 10 and 11, respectively. It is the one to which the sequence (including the His tag) is added.

(2-iii)の改変フィブロインは、配列番号14、配列番号15、配列番号16又は配列番号17で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin of (2-iii) may consist of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16 or SEQ ID NO: 17.

(2-iv)の改変フィブロインは、配列番号14、配列番号15、配列番号16又は配列番号17で示されるアミノ酸配列と80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、もっとも好ましくは95%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(2-iv)の改変フィブロインもまた、式(I):[(A)モチーフ-REP]で表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、もっとも好ましくは95%以上であることが好ましい。The modified fibroin of (2-iv) is 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, most preferably the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16 or SEQ ID NO: 17. Contains an amino acid sequence having 95% or more sequence identity. The modified fibroin of (2-iv) is also a protein containing a domain sequence represented by the formula (I): [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more.

(2-iv)の改変フィブロインは、配列番号14、配列番号15、配列番号16又は配列番号17で示されるアミノ酸配列と80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、もっとも好ましくは95%以上の配列同一性を有し、かつREP中に含まれるXGX(但し、Xはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。)からなるアミノ酸配列の総アミノ酸残基数をzとし、上記ドメイン配列中のREPの総アミノ酸残基数をwとしたときに、z/w(%)が50.9%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (2-iv) is 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, most preferably the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16 or SEQ ID NO: 17. Has 95% or more sequence identity, and the total number of amino acid residues in the amino acid sequence consisting of XGX (where X indicates amino acid residues other than glycine) contained in REP is z, and the above domain. When the total number of amino acid residues of REP in the sequence is w, z / w (%) is preferably 50.9% or more.

上述の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。 The modified fibroin described above may contain a secretory signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host. The sequence of the secretory signal can be appropriately set according to the type of host.

第3の実施形態に係る改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、(A)モチーフの含有量が低減されたアミノ酸配列を有する。当該改変フィブロインのドメイン配列は、天然由来のフィブロインと比較して、少なくとも1又は複数の(A)モチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を有するものということができる。The modified fibroin according to the third embodiment has an amino acid sequence whose domain sequence has a reduced content of (A) n motif as compared with naturally occurring fibroin. It can be said that the domain sequence of the modified fibroin has an amino acid sequence corresponding to the deletion of at least one or more (A) n motifs as compared with the naturally occurring fibroin.

第3の実施形態に係る改変フィブロインは、天然由来のフィブロインから(A)モチーフを10~40%欠失させたことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。The modified fibroin according to the third embodiment may have an amino acid sequence corresponding to the deletion of (A) n motif by 10 to 40% from naturally occurring fibroin.

第3の実施形態に係る改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、少なくともN末端側からC末端側に向かって1~3つの(A)モチーフ毎に1つの(A)モチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。The modified fibroin according to the third embodiment has a domain sequence of 1 to 3 (A) n motifs from at least the N-terminal side toward the C-terminal side as compared with the naturally occurring fibroin (1). A) It may have an amino acid sequence corresponding to the deletion of the n -motif.

第3の実施形態に係る改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、少なくともN末端側からC末端側に向かって2つ連続した(A)モチーフの欠失、及び1つの(A)モチーフの欠失がこの順に繰り返されたことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。The modified fibroin according to the third embodiment has a domain sequence of at least two consecutive deletions of the (A) n motif from the N-terminal side to the C-terminal side as compared with the naturally occurring fibroin, and the deletion of the n motif. It may have an amino acid sequence corresponding to the deletion of one (A) n motif repeated in this order.

第3の実施形態に係る改変フィブロインは、そのドメイン配列が、少なくともN末端側からC末端側に向かって2つおきに(A)モチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。The modified fibroin according to the third embodiment has an amino acid sequence corresponding to the deletion of the (A) n motif at least every other two domain sequences from the N-terminal side to the C-terminal side. There may be.

第3の実施形態に係る改変フィブロインは、式(I):[(A)モチーフ-REP]で表されるドメイン配列を含み、N末端側からC末端側に向かって、隣り合う2つの[(A)モチーフ-REP]ユニットのREPのアミノ酸残基数を順次比較して、アミノ酸残基数が少ないREPのアミノ酸残基数を1としたとき、他方のREPのアミノ酸残基数の比が1.8~11.3となる隣り合う2つの[(A)モチーフ-REP]ユニットのアミノ酸残基数を足し合わせた合計値の最大値をxとし、ドメイン配列の総アミノ酸残基数をyとしたときに、x/y(%)が20%以上であるアミノ酸配列を有するものであってもよく、50%以上であるアミノ酸配列を有するものであってもよい。(A)モチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数は83%以上であればよいが、86%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましく、95%以上であることが更に好ましく、100%であること(アラニン残基のみで構成されることを意味する)が更により好ましい。The modified fibroin according to the third embodiment contains a domain sequence represented by the formula (I): [(A) n motif-REP] m , and is adjacent to two adjacent cells from the N-terminal side to the C-terminal side. When the number of amino acid residues of the REP of the [(A) n motif-REP] unit is sequentially compared and the number of amino acid residues of the REP having a small number of amino acid residues is 1, the number of amino acid residues of the other REP is increased. Let x be the maximum value of the sum of the amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units having a ratio of 1.8 to 11.3, and let x be the total amino acid residues of the domain sequence. When the number is y, it may have an amino acid sequence in which x / y (%) is 20% or more, or it may have an amino acid sequence in which x / y (%) is 50% or more. (A) The number of alanine residues with respect to the total number of amino acid residues in the n motif may be 83% or more, preferably 86% or more, more preferably 90% or more, and 95% or more. It is even more preferably 100% (meaning that it is composed only of alanine residues).

x/y(%)の算出方法を図1を参照しながら更に詳細に説明する。図1には、改変フィブロインからN末端配列及びC末端配列を除いたドメイン配列を示す。当該ドメイン配列は、N末端側(左側)から(A)モチーフ-第1のREP(50アミノ酸残基)-(A)モチーフ-第2のREP(100アミノ酸残基)-(A)モチーフ-第3のREP(10アミノ酸残基)-(A)モチーフ-第4のREP(20アミノ酸残基)-(A)モチーフ-第5のREP(30アミノ酸残基)-(A)モチーフという配列を有する。The calculation method of x / y (%) will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 1 shows a domain sequence obtained by removing the N-terminal sequence and the C-terminal sequence from the modified fibroin. From the N-terminal side (left side), the domain sequence consists of (A) n motif-first REP (50 amino acid residue)-(A) n motif-second REP (100 amino acid residue)-(A) n . Motif-Third REP (10 amino acid residues)-(A) n Motif-Fourth REP (20 amino acid residues)-(A) n Motif-Fifth REP (30 amino acid residues)-(A) It has an arrangement called n motifs.

隣り合う2つの[(A)モチーフ-REP]ユニットは、重複がないように、N末端側からC末端側に向かって、順次選択する。このとき、選択されない[(A)モチーフ-REP]ユニットが存在してもよい。図1には、パターン1(第1のREPと第2のREPの比較、及び第3のREPと第4のREPの比較)、パターン2(第1のREPと第2のREPの比較、及び第4のREPと第5のREPの比較)、パターン3(第2のREPと第3のREPの比較、及び第4のREPと第5のREPの比較)、パターン4(第1のREPと第2のREPの比較)を示した。なお、これ以外にも選択方法は存在する。Two adjacent [(A) n -motif-REP] units are sequentially selected from the N-terminal side toward the C-terminal side so as not to overlap. At this time, there may be a [(A) n motif-REP] unit that is not selected. In FIG. 1, pattern 1 (comparison between the first REP and the second REP, and comparison between the third REP and the fourth REP), pattern 2 (comparison between the first REP and the second REP, and a comparison). 4th REP and 5th REP comparison), Pattern 3 (2nd REP and 3rd REP comparison, and 4th REP and 5th REP comparison), Pattern 4 (1st REP and (Comparison of the second REP) is shown. There are other selection methods.

次に各パターンについて、選択した隣り合う2つの[(A)モチーフ-REP]ユニット中の各REPのアミノ酸残基数を比較する。比較は、よりアミノ酸残基数の少ない方を1としたときの、他方のアミノ酸残基数の比を求めることによって行う。例えば、第1のREP(50アミノ酸残基)と第2のREP(100アミノ酸残基)の比較の場合、よりアミノ酸残基数の少ない第1のREPを1としたとき、第2のREPのアミノ酸残基数の比は、100/50=2である。同様に、第4のREP(20アミノ酸残基)と第5のREP(30アミノ酸残基)の比較の場合、よりアミノ酸残基数の少ない第4のREPを1としたとき、第5のREPのアミノ酸残基数の比は、30/20=1.5である。Next, for each pattern, the number of amino acid residues of each REP in two selected adjacent [(A) n motif-REP] units is compared. The comparison is made by finding the ratio of the number of amino acid residues of the other when the one with the smaller number of amino acid residues is set to 1. For example, in the case of comparing the first REP (50 amino acid residues) and the second REP (100 amino acid residues), when the first REP having a smaller number of amino acid residues is set to 1, the second REP The ratio of the number of amino acid residues is 100/50 = 2. Similarly, in the case of comparison between the 4th REP (20 amino acid residues) and the 5th REP (30 amino acid residues), the 5th REP is assumed to be 1 when the 4th REP having a smaller number of amino acid residues is 1. The ratio of the number of amino acid residues in is 30/20 = 1.5.

図1中、よりアミノ酸残基数の少ない方を1としたときに、他方のアミノ酸残基数の比が1.8~11.3となる[(A)モチーフ-REP]ユニットの組を実線で示した。本明細書中、この比をギザ比率と呼ぶ。よりアミノ酸残基数の少ない方を1としたときに、他方のアミノ酸残基数の比が1.8未満又は11.3超となる[(A)モチーフ-REP]ユニットの組は破線で示した。In FIG. 1, when the one with the smaller number of amino acid residues is set to 1, the ratio of the number of amino acid residues of the other is 1.8 to 11.3 . Shown by a solid line. In the present specification, this ratio is referred to as a jagged ratio. When the one with the smaller number of amino acid residues is set to 1, the ratio of the number of amino acid residues of the other is less than 1.8 or more than 11.3 . Indicated.

各パターンにおいて、実線で示した隣り合う2つの[(A)モチーフ-REP]ユニットの全てのアミノ酸残基数を足し合わせる(REPのみではなく、(A)モチーフのアミノ酸残基数もである。)。そして、足し合わせた合計値を比較して、当該合計値が最大となるパターンの合計値(合計値の最大値)をxとする。図1に示した例では、パターン1の合計値が最大である。In each pattern, add up the total number of amino acid residues of the two adjacent [(A) n motif-REP] units shown by the solid line (not only REP, but also the number of amino acid residues of (A) n motif. be.). Then, the total values added are compared, and the total value (maximum value of the total value) of the pattern in which the total value is maximum is defined as x. In the example shown in FIG. 1, the total value of pattern 1 is the maximum.

次に、xをドメイン配列の総アミノ酸残基数yで除すことによって、x/y(%)を算出することができる。 Next, x / y (%) can be calculated by dividing x by the total number of amino acid residues y in the domain sequence.

第3の実施形態に係る改変フィブロインにおいて、x/y(%)は、50%以上であることが好ましく、60%以上であることがより好ましく、65%以上であることが更に好ましく、70%以上であることが更により好ましく、75%以上であることが更によりまた好ましく、80%以上であることが特に好ましい。x/y(%)の上限に特に制限はなく、例えば、100%以下であってよい。ギザ比率が1:1.9~11.3の場合には、x/y(%)は89.6%以上であることが好ましく、ギザ比率が1:1.8~3.4の場合には、x/y(%)は77.1%以上であることが好ましく、ギザ比率が1:1.9~8.4の場合には、x/y(%)は75.9%以上であることが好ましく、ギザ比率が1:1.9~4.1の場合には、x/y(%)は64.2%以上であることが好ましい。 In the modified fibroin according to the third embodiment, x / y (%) is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, still more preferably 65% or more, and 70%. The above is even more preferable, 75% or more is even more preferable, and 80% or more is particularly preferable. The upper limit of x / y (%) is not particularly limited and may be, for example, 100% or less. When the jagged ratio is 1: 1.9 to 11.3, x / y (%) is preferably 89.6% or more, and when the jagged ratio is 1: 1.8 to 3.4. The x / y (%) is preferably 77.1% or more, and when the jagged ratio is 1: 1.9 to 8.4, the x / y (%) is 75.9% or more. When the jagged ratio is 1: 1.9 to 4.1, x / y (%) is preferably 64.2% or more.

第3の実施形態に係る改変フィブロインが、ドメイン配列中に複数存在する(A)モチーフの少なくとも7つがアラニン残基のみで構成される改変フィブロインである場合、x/y(%)は、46.4%以上であることが好ましく、50%以上であることがより好ましく、55%以上であることが更に好ましく、60%以上であることが更により好ましく、70%以上であることが更によりまた好ましく、80%以上であることが特に好ましい。x/y(%)の上限に特に制限はなく、100%以下であればよい。When the modified fibroin according to the third embodiment is a modified fibroin in which at least 7 of (A) n motifs present in a plurality of (A) n motifs are composed of only alanine residues, x / y (%) is 46. .4% or more is preferable, 50% or more is more preferable, 55% or more is further preferable, 60% or more is further preferable, and 70% or more is further more preferable. Further, it is preferable, and it is particularly preferable that it is 80% or more. The upper limit of x / y (%) is not particularly limited and may be 100% or less.

ここで、天然由来のフィブロインにおけるx/y(%)について説明する。まず、上述のように、NCBI GenBankにアミノ酸配列情報が登録されているフィブロインを例示した方法により確認したところ、663種類のフィブロイン(このうち、クモ類由来のフィブロインは415種類)が抽出された。抽出された全てのフィブロインのうち、式(I):[(A)モチーフ-REP]で表されるドメイン配列で構成される天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から、上述の算出方法により、x/y(%)を算出した。ギザ比率が1:1.9~4.1の場合の結果を図2に示す。Here, x / y (%) in naturally-derived fibroin will be described. First, as described above, when the fibroin whose amino acid sequence information was registered in NCBI GenBank was confirmed by the method exemplified, 663 types of fibroin (of which 415 types were derived from spiders) were extracted. Of all the extracted fibroins, from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin composed of the domain sequence represented by the formula (I): [(A) n motif-REP] m , x by the above calculation method. / Y (%) was calculated. The results when the jagged ratio is 1: 1.9 to 4.1 are shown in FIG.

図2の横軸はx/y(%)を示し、縦軸は頻度を示す。図2から明らかなとおり、天然由来のフィブロインにおけるx/y(%)は、いずれも64.2%未満である(最も高いもので、64.14%)。 The horizontal axis of FIG. 2 indicates x / y (%), and the vertical axis indicates frequency. As is clear from FIG. 2, the x / y (%) of naturally occurring fibroin is less than 64.2% (highest, 64.14%).

第3の実施形態に係る改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列から、x/y(%)が64.2%以上になるように(A)モチーフをコードする配列の1又は複数を欠失させることにより得ることができる。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から、x/y(%)が64.2%以上になるように1又は複数の(A)モチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から(A)モチーフが欠失したことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行ってもよい。The modified fibroin according to the third embodiment is, for example, a sequence encoding the (A) n motif so that x / y (%) is 64.2% or more from the cloned gene sequence of naturally derived fibroin. It can be obtained by deleting one or more. Further, for example, an amino acid sequence corresponding to the deletion of one or a plurality of (A) n motifs so that x / y (%) is 64.2% or more is designed from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin. However, it can also be obtained by chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In each case, in addition to the modification corresponding to the deletion of (A) n motif from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, one or more amino acid residues are further substituted, deleted, inserted and / or added. The amino acid sequence corresponding to the above may be modified.

第3の実施形態に係る改変フィブロインのより具体的な例として、(3-i)配列番号7、配列番号9、配列番号10若しくは配列番号11で示されるアミノ酸配列、又は(3-ii)配列番号7、配列番号9、配列番号10若しくは配列番号11で示されるアミノ酸配列と80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、もっとも好ましくは95%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the modified fibroin according to the third embodiment, (3-i) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10 or SEQ ID NO: 11 or the (3-ii) sequence. Amino acids having sequence identity of 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, most preferably 95% or more with the amino acid sequence represented by No. 7, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10 or SEQ ID NO: 11. Modified fibroins, including sequences, can be mentioned.

(3-i)の改変フィブロインについて説明する。配列番号7で示されるアミノ酸配列は、天然由来のフィブロインに相当する配列番号6で示されるアミノ酸配列から、N末端側からC末端側に向かって2つおきに(A)モチーフを欠失させ、更にC末端配列の手前に[(A)モチーフ-REP]を1つ挿入したものである。配列番号9で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列のREP中の全てのGGXをGQXに置換したものである。配列番号10で示されるアミノ酸配列は、配列番号9で示されるアミノ酸配列の各(A)モチーフのC末端側に2つのアラニン残基を挿入し、更に一部のグルタミン(Q)残基をセリン(S)残基に置換し、配列番号9の分子量とほぼ同じとなるようにN末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号11で示されるアミノ酸配列は、配列番号10で示されるアミノ酸配列中に存在する20個のドメイン配列の領域(但し、当該領域のC末端側の数アミノ酸残基が置換されている。)を4回繰り返した配列のC末端にHisタグが付加されたものである。The modified fibroin of (3-i) will be described. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 is obtained by deleting every other (A) n motif from the N-terminal side to the C-terminal side from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, which corresponds to naturally occurring fibroin. Further, one [(A) n motif-REP] is inserted before the C-terminal sequence. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9 is obtained by substituting GQX for all GGX in the REP of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7. In the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10, two alanine residues are inserted on the C-terminal side of each (A) n motif of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9, and a part of glutamine (Q) residue is further added. It is substituted with a serine (S) residue and a part of the amino acid on the N-terminal side is deleted so as to have almost the same molecular weight as that of SEQ ID NO: 9. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 11 is a region of 20 domain sequences existing in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 10 (however, several amino acid residues on the C-terminal side of the region are substituted). This is a sequence in which the His tag is added to the C-terminal of the sequence obtained by repeating the above four times.

配列番号6で示されるアミノ酸配列(天然由来のフィブロインに相当)のギザ比率1:1.8~11.3におけるx/y(%)の値は15.0%である。配列番号7で示されるアミノ酸配列、及び配列番号9で示されるアミノ酸配列におけるx/y(%)の値は、いずれも93.4%である。配列番号10で示されるアミノ酸配列におけるx/y(%)の値は、92.7%である。配列番号11で示されるアミノ酸配列におけるx/y(%)の値は、89.3%である。配列番号6、7、9、10及び11~12で示されるアミノ酸配列におけるx/y(%)の値は、それぞれ46.8%、56.2%、70.1%、66.1%及び70.0%である。 The value of x / y (%) in the Giza ratio 1: 1.8 to 11.3 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6 (corresponding to naturally occurring fibroin) is 15.0%. The value of x / y (%) in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 and the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 9 is 93.4%. The value of x / y (%) in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10 is 92.7%. The value of x / y (%) in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 11 is 89.3%. The values of x / y (%) in the amino acid sequences set forth in SEQ ID NOs: 6, 7, 9, 10 and 11-12 are 46.8%, 56.2%, 70.1%, 66.1% and 66.1%, respectively. It is 70.0%.

(3-i)の改変フィブロインは、配列番号7、配列番号9、配列番号10又は配列番号11で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin of (3-i) may consist of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10 or SEQ ID NO: 11.

(3-ii)の改変フィブロインは、配列番号7、配列番号9、配列番号10又は配列番号11で示されるアミノ酸配列と80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、もっとも好ましくは95%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(3-ii)の改変フィブロインもまた、式(I):[(A)モチーフ-REP]で表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、もっとも好ましくは95%以上である。The modified fibroin of (3-ii) is 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, most preferably the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10 or SEQ ID NO: 11. Contains an amino acid sequence having 95% or more sequence identity. The modified fibroin of (3-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by the formula (I): [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more.

(3-ii)の改変フィブロインは、配列番号7、配列番号9、配列番号10又は配列番号11で示されるアミノ酸配列と80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、もっとも好ましくは95%以上の配列同一性を有し、かつN末端側からC末端側に向かって、隣り合う2つの[(A)モチーフ-REP]ユニットのREPのアミノ酸残基数を順次比較して、アミノ酸残基数が少ないREPのアミノ酸残基数を1としたとき、他方のREPのアミノ酸残基数の比が1.8~11.3(ギザ比率が1:1.8~11.3)となる隣り合う2つの[(A)モチーフ-REP]ユニットのアミノ酸残基数を足し合わせた合計値の最大値をxとし、ドメイン配列の総アミノ酸残基数をyとしたときに、x/y(%)が64.2%以上であることが好ましい。The modified fibroin of (3-ii) is 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, most preferably the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10 or SEQ ID NO: 11. Has 95% or more sequence identity, and sequentially compares the number of amino acid residues of REP of two adjacent [(A) n motif-REP] units from the N-terminal side to the C-terminal side. When the number of amino acid residues in a REP with a small number of amino acid residues is 1, the ratio of the number of amino acid residues in the other REP is 1.8 to 11.3 (the jagged ratio is 1: 1.8 to 11.3). ), When the maximum value of the total value obtained by adding the number of amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units is x and the total number of amino acid residues of the domain sequence is y. It is preferable that x / y (%) is 64.2% or more.

上述の改変フィブロインは、N末端及びC末端のいずれか一方又は両方に上述したタグ配列を含んでいてもよい。 The above-mentioned modified fibroin may contain the above-mentioned tag sequence at either or both of the N-terminal and the C-terminal.

タグ配列を含む改変フィブロインのより具体的な例として、(3-iii)配列番号13、配列番号15、配列番号16若しくは配列番号17で示されるアミノ酸配列、又は(3-iv)配列番号13、配列番号15、配列番号16若しくは配列番号17で示されるアミノ酸配列と80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、もっとも好ましくは95%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the modified fibroin containing the tag sequence, (3-iii) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16 or SEQ ID NO: 17, or (3-iv) SEQ ID NO: 13, Includes an amino acid sequence having 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, most preferably 95% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16 or SEQ ID NO: 17. , Modified fibroin can be mentioned.

配列番号12、13、14、15、16及び17で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号6、7、8、9、10及び11で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号21で示されるアミノ酸配列(Hisタグを含む)を付加したものである。 The amino acid sequences represented by SEQ ID NOs: 12, 13, 14, 15, 16 and 17 are the amino acids represented by SEQ ID NO: 21 at the N-terminal of the amino acid sequences represented by SEQ ID NOs: 6, 7, 8, 9, 10 and 11, respectively. It is the one to which the sequence (including the His tag) is added.

(3-iii)の改変フィブロインは、配列番号13、配列番号15、配列番号16又は配列番号17で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin of (3-iii) may consist of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16 or SEQ ID NO: 17.

(3-iv)の改変フィブロインは、配列番号13、配列番号15、配列番号16又は配列番号17で示されるアミノ酸配列と80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、もっとも好ましくは95%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(3-iv)の改変フィブロインもまた、式(I):[(A)モチーフ-REP]で表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。The modified fibroin of (3-iv) is 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, most preferably the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16 or SEQ ID NO: 17. Contains an amino acid sequence having 95% or more sequence identity. The modified fibroin of (3-iv) is also a protein containing a domain sequence represented by the formula (I): [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.

(3-iv)の改変フィブロインは、配列番号13、配列番号15、配列番号16又は配列番号17で示されるアミノ酸配列と80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、もっとも好ましくは95%以上の配列同一性を有し、かつN末端側からC末端側に向かって、隣り合う2つの[(A)モチーフ-REP]ユニットのREPのアミノ酸残基数を順次比較して、アミノ酸残基数が少ないREPのアミノ酸残基数を1としたとき、他方のREPのアミノ酸残基数の比が1.8~11.3となる隣り合う2つの[(A)モチーフ-REP]ユニットのアミノ酸残基数を足し合わせた合計値の最大値をxとし、ドメイン配列の総アミノ酸残基数をyとしたときに、x/y(%)が64.2%以上であることが好ましい。The modified fibroin of (3-iv) is 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, most preferably the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16 or SEQ ID NO: 17. Has 95% or more sequence identity, and sequentially compares the number of amino acid residues of REP of two adjacent [(A) n motif-REP] units from the N-terminal side to the C-terminal side. , When the number of amino acid residues of REP with a small number of amino acid residues is 1, the ratio of the number of amino acid residues of the other REP is 1.8 to 11.3. Two adjacent [(A) n motifs- When the maximum value of the total value obtained by adding the number of amino acid residues in the REP] unit is x and the total number of amino acid residues in the domain sequence is y, x / y (%) is 64.2% or more. Is preferable.

上述の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。 The modified fibroin described above may contain a secretory signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host. The sequence of the secretory signal can be appropriately set according to the type of host.

第4の実施形態に係る改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、(A)モチーフの含有量が低減されたことに加え、グリシン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有するものである。当該改変フィブロインのドメイン配列は、天然由来のフィブロインと比較して、少なくとも1又は複数の(A)モチーフが欠失したことに加え、更に少なくともREP中の1又は複数のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有するものということができる。すなわち、上述した第2の実施形態に係る改変フィブロインと、第3の実施形態に係る改変フィブロインの特徴を併せ持つ改変フィブロインである。具体的な態様等は、第2及び第3の実施形態に係る改変フィブロインで説明したとおりである。The modified fibroin according to the fourth embodiment has a domain sequence in which the content of (A) n motif is reduced as compared with the naturally occurring fibroin, and the content of glycine residue is reduced. It has an amino acid sequence. The domain sequence of the modified fibroin lacks at least one or more (A) n motifs as compared to naturally occurring fibroin, plus at least one or more glycine residues in the REP. It can be said that it has an amino acid sequence corresponding to being substituted with an amino acid residue. That is, it is a modified fibroin having the characteristics of the modified fibroin according to the second embodiment described above and the modified fibroin according to the third embodiment. Specific embodiments and the like are as described in the modified fibroin according to the second and third embodiments.

第4の実施形態に係る改変フィブロインのより具体的な例として、(4-i)配列番号9、配列番号10若しくは配列番号11で示されるアミノ酸配列、(4-ii)配列番号9、配列番号10若しくは配列番号11で示されるアミノ酸配列と80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、もっとも好ましくは95%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。配列番号9、配列番号10又は配列番号11で示されるアミノ酸配列を含む改変フィブロインの具体的な態様は上述のとおりである。 As a more specific example of the modified fibroin according to the fourth embodiment, (4-i) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10 or SEQ ID NO: 11, (4-ii) SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10 or a modified fibroin containing an amino acid sequence having 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, most preferably 95% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 11. Can be done. Specific embodiments of the modified fibroin comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10 or SEQ ID NO: 11 are as described above.

<タンパク質の製造方法>
本実施形態に係るタンパク質は、例えば、当該タンパク質をコードする核酸配列と、当該核酸配列に作動可能に連結された1又は複数の調節配列とを有する発現ベクターで形質転換された宿主により、当該核酸を発現させることにより生産することができる。
<Protein manufacturing method>
The protein according to this embodiment is the nucleic acid, for example, by a host transformed with an expression vector having a nucleic acid sequence encoding the protein and one or more regulatory sequences operably linked to the nucleic acid sequence. Can be produced by expressing.

タンパク質をコードする核酸の製造方法は、特に制限されない。例えば、天然のフィブロインをコードする遺伝子を利用して、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)などで増幅しクローニングし、遺伝子工学的手法により改変する方法、又は、化学的に合成する方法によって、当該核酸を製造することができる。核酸の化学的な合成方法も特に制限されず、例えば、NCBIのウェブデータベースなどより入手したタンパク質のアミノ酸配列情報をもとに、AKTA oligopilot plus 10/100(GEヘルスケア・ジャパン株式会社)などで自動合成したオリゴヌクレオチドをPCRなどで連結する方法によって遺伝子を化学的に合成することができる。この際に、タンパク質の精製及び/又は確認を容易にするため、上記のアミノ酸配列のN末端に開始コドン及びHis10タグからなるアミノ酸配列を付加したアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする核酸を合成してもよい。 The method for producing the nucleic acid encoding the protein is not particularly limited. For example, the nucleic acid is produced by a method of amplifying and cloning by a polymerase chain reaction (PCR) using a gene encoding natural fibroin and modifying it by a genetic engineering method, or a method of chemically synthesizing it. can do. The chemical synthesis method of nucleic acid is not particularly limited, and for example, AKTA oligopilot plus 10/100 (GE Healthcare Japan Co., Ltd.) based on the amino acid sequence information of the protein obtained from the NCBI web database or the like. Genes can be chemically synthesized by ligating automatically synthesized oligonucleotides by PCR or the like. At this time, in order to facilitate purification and / or confirmation of the protein, a nucleic acid encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which an amino acid sequence consisting of a start codon and a His10 tag is added to the N-terminal of the above amino acid sequence is synthesized. May be good.

調節配列は、宿主における改変フィブロインの発現を制御する配列(例えば、プロモーター、エンハンサー、リボソーム結合配列、転写終結配列等)であり、宿主の種類に応じて適宜選択することができる。プロモーターとして、宿主細胞中で機能し、改変フィブロインを発現誘導可能な誘導性プロモーターを用いてもよい。誘導性プロモーターは、誘導物質(発現誘導剤)の存在、リプレッサー分子の非存在、又は温度、浸透圧若しくはpH値の上昇若しくは低下等の物理的要因により、転写を制御できるプロモーターである。 The regulatory sequence is a sequence that controls the expression of modified fibroin in the host (for example, promoter, enhancer, ribosome binding sequence, transcription termination sequence, etc.) and can be appropriately selected depending on the type of host. As the promoter, an inducible promoter that functions in the host cell and can induce the expression of modified fibroin may be used. An inducible promoter is a promoter that can control transcription by the presence of an inducing substance (expression inducer), the absence of a repressor molecule, or physical factors such as an increase or decrease in temperature, osmotic pressure, or pH value.

発現ベクターの種類は、プラスミドベクター、ウイルスベクター、コスミドベクター、フォスミドベクター、人工染色体ベクター等、宿主の種類に応じて適宜選択することができる。発現ベクターとしては、宿主細胞において自立複製が可能、又は宿主の染色体中への組込みが可能で、タンパク質をコードする核酸を転写できる位置にプロモーターを含有しているものが好適に用いられる。 The type of expression vector can be appropriately selected depending on the type of host, such as a plasmid vector, a virus vector, a cosmid vector, a phosmid vector, and an artificial chromosome vector. As the expression vector, a vector that can be autonomously replicated in a host cell or can be integrated into the chromosome of the host and contains a promoter at a position where a nucleic acid encoding a protein can be transcribed is preferably used.

宿主として、原核生物、並びに酵母、糸状真菌、昆虫細胞、動物細胞及び植物細胞等の真核生物のいずれも好適に用いることができる。 As the host, any of prokaryotes and eukaryotes such as yeast, filamentous fungi, insect cells, animal cells and plant cells can be suitably used.

原核生物の宿主の好ましい例として、エシェリヒア属、ブレビバチルス属、セラチア属、バチルス属、ミクロバクテリウム属、ブレビバクテリウム属、コリネバクテリウム属及びシュードモナス属等に属する細菌を挙げることができる。エシェリヒア属に属する微生物として、例えば、エシェリヒア・コリ等を挙げることができる。ブレビバチルス属に属する微生物として、例えば、ブレビバチルス・アグリ等を挙げることができる。セラチア属に属する微生物として、例えば、セラチア・リクエファシエンス等を挙げることができる。バチルス属に属する微生物として、例えば、バチルス・サチラス等を挙げることができる。ミクロバクテリウム属に属する微生物として、例えば、ミクロバクテリウム・アンモニアフィラム等を挙げることができる。ブレビバクテリウム属に属する微生物として、例えば、ブレビバクテリウム・ディバリカタム等を挙げることができる。コリネバクテリウム属に属する微生物として、例えば、コリネバクテリウム・アンモニアゲネス等を挙げることができる。シュードモナス(Pseudomonas)属に属する微生物として、例えば、シュードモナス・プチダ等を挙げることができる。 Preferred examples of prokaryotic hosts include bacteria belonging to the genera Escherichia, Brevibacillus, Serratia, Bacillus, Microbacterium, Brevibacillus, Corinebacterium, Pseudomonas and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Escherichia include Escherichia coli and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Brevibacillus include Brevibacillus agri and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Serratia include Serratia marcescens and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Bacillus include Bacillus satillas and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Microbacterium include Microbacterium, Ammonia Phyllum and the like. Examples of the microorganism belonging to the genus Brevibacterium include Brevibacterium divaricatum and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Corynebacterium include Corynebacterium and Ammonia Genes. Examples of microorganisms belonging to the genus Pseudomonas include Pseudomonas putida and the like.

原核生物を宿主とする場合、タンパク質をコードする核酸を導入するベクターとしては、例えば、pBTrp2(ベーリンガーマンハイム社製)、pGEX(Pharmacia社製)、pUC18、pBluescriptII、pSupex、pET22b、pCold、pUB110、pNCO2(特開2002-238569号公報)等を挙げることができる。 When a prokaryote is used as a host, as a vector for introducing a nucleic acid encoding a protein, for example, pBTrp2 (manufactured by Berliner Mannheim), pGEX (manufactured by Pharmacia), pUC18, pBluescriptII, pSupex, pET22b, pCold, pUB110, pNCO2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-238569) and the like can be mentioned.

真核生物の宿主としては、例えば、酵母及び糸状真菌(カビ等)を挙げることができる。酵母としては、例えば、サッカロマイセス属、ピキア属、シゾサッカロマイセス属等に属する酵母を挙げることができる。糸状真菌としては、例えば、アスペルギルス属、ペニシリウム属、トリコデルマ(Trichoderma)属等に属する糸状真菌を挙げることができる。 Examples of eukaryotic hosts include yeast and filamentous fungi (molds and the like). Examples of the yeast include yeasts belonging to the genus Saccharomyces, Pichia, Schizosaccharomyces and the like. Examples of the filamentous fungus include filamentous fungi belonging to the genus Aspergillus, the genus Penicillium, the genus Trichoderma, and the like.

真核生物を宿主とする場合、改変フィブロインをコードする核酸を導入するベクターとしては、例えば、YEP13(ATCC37115)、YEp24(ATCC37051)等を挙げることができる。上記宿主細胞への発現ベクターの導入方法としては、上記宿主細胞へDNAを導入する方法であればいずれも用いることができる。例えば、カルシウムイオンを用いる方法〔Proc. Natl. Acad. Sci. USA,69,2110(1972)〕、エレクトロポレーション法、スフェロプラスト法、プロトプラスト法、酢酸リチウム法、コンピテント法等を挙げることができる。 When a eukaryote is used as a host, examples of the vector into which the nucleic acid encoding the modified fibroin is introduced include YEP13 (ATCC37115) and YEp24 (ATCC37051). As a method for introducing an expression vector into the host cell, any method can be used as long as it is a method for introducing DNA into the host cell. For example, a method using calcium ions [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69, 2110 (1972)], electroporation method, spheroplast method, protoplast method, lithium acetate method, competent method and the like can be mentioned.

発現ベクターで形質転換された宿主による核酸の発現方法としては、直接発現のほか、モレキュラー・クローニング第2版に記載されている方法等に準じて、分泌生産、融合タンパク質発現等を行うことができる。 As a method for expressing nucleic acid by a host transformed with an expression vector, in addition to direct expression, secretory production, fusion protein expression, etc. can be performed according to the method described in Molecular Cloning 2nd Edition. ..

タンパク質は、例えば、発現ベクターで形質転換された宿主を培養培地中で培養し、培養培地中に当該タンパク質を生成蓄積させ、該培養培地から採取することにより製造することができる。宿主を培養培地中で培養する方法は、宿主の培養に通常用いられる方法に従って行うことができる。 The protein can be produced, for example, by culturing a host transformed with an expression vector in a culture medium, producing and accumulating the protein in the culture medium, and collecting the protein from the culture medium. The method of culturing the host in the culture medium can be carried out according to the method usually used for culturing the host.

宿主が、大腸菌等の原核生物又は酵母等の真核生物である場合、培養培地として、宿主が資化し得る炭素源、窒素源及び無機塩類等を含有し、宿主の培養を効率的に行える培地であれば天然培地、合成培地のいずれを用いてもよい。 When the host is a prokaryotic organism such as Escherichia coli or a eukaryotic organism such as yeast, the culture medium contains a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts, etc. that can be assimilated by the host, and can efficiently culture the host. If so, either a natural medium or a synthetic medium may be used.

炭素源としては、上記形質転換微生物が資化し得るものであればよく、例えば、グルコース、フラクトース、スクロース、及びこれらを含有する糖蜜、デンプン及びデンプン加水分解物等の炭水化物、酢酸及びプロピオン酸等の有機酸、並びにエタノール及びプロパノール等のアルコール類を用いることができる。窒素源としては、例えば、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム及びリン酸アンモニウム等の無機酸又は有機酸のアンモニウム塩、その他の含窒素化合物、並びにペプトン、肉エキス、酵母エキス、コーンスチープリカー、カゼイン加水分解物、大豆粕及び大豆粕加水分解物、各種発酵菌体及びその消化物を用いることができる。無機塩類としては、例えば、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸銅及び炭酸カルシウムを用いることができる。 The carbon source may be any assimilated by the transforming microorganisms, for example, glucose, fructose, sucrose, carbohydrates containing them such as honey, starch and starch hydrolysate, acetic acid and propionic acid. Organic acids and alcohols such as ethanol and propanol can be used. Examples of the nitrogen source include ammonium salts of inorganic or organic acids such as ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium acetate and ammonium phosphate, other nitrogen-containing compounds, and peptone, meat extract, yeast extract and corn steep liquor. Casein hydrolyzate, soybean meal and soybean meal hydrolyzate, various fermented cells and digested products thereof can be used. As the inorganic salts, for example, primary potassium phosphate, secondary potassium phosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate and calcium carbonate can be used.

大腸菌等の原核生物又は酵母等の真核生物の培養は、例えば、振盪培養又は深部通気攪拌培養等の好気的条件下で行うことができる。培養温度は、例えば、15~40℃である。培養時間は、通常16時間~7日間である。培養中の培養培地のpHは3.0~9.0に保持することが好ましい。培養培地のpHの調整は、無機酸、有機酸、アルカリ溶液、尿素、炭酸カルシウム及びアンモニア等を用いて行うことができる。 Culturing of prokaryotes such as Escherichia coli or eukaryotes such as yeast can be carried out under aerobic conditions such as shaking culture or deep aeration stirring culture. The culture temperature is, for example, 15-40 ° C. The culture time is usually 16 hours to 7 days. The pH of the culture medium during culture is preferably maintained at 3.0 to 9.0. The pH of the culture medium can be adjusted by using an inorganic acid, an organic acid, an alkaline solution, urea, calcium carbonate, ammonia or the like.

また、培養中、必要に応じて、アンピシリン及びテトラサイクリン等の抗生物質を培養培地に添加してもよい。プロモーターとして誘導性のプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときには、必要に応じてインデューサーを培地に添加してもよい。例えば、lacプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときにはイソプロピル-β-D-チオガラクトピラノシド等を、trpプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときにはインドールアクリル酸等を培地に添加してもよい。 Further, during the culture, antibiotics such as ampicillin and tetracycline may be added to the culture medium as needed. When culturing a microorganism transformed with an expression vector using an inducible promoter as a promoter, an inducer may be added to the medium as needed. For example, isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside or the like is used when culturing a microorganism transformed with an expression vector using the lac promoter, and indol acrylic is used when culturing a microorganism transformed with an expression vector using the trp promoter. Acids and the like may be added to the medium.

発現させたタンパク質の単離、精製は通常用いられている方法で行うことができる。例えば、当該タンパク質が、細胞内に溶解状態で発現した場合には、培養終了後、宿主細胞を遠心分離により回収し、水系緩衝液に懸濁した後、超音波破砕機、フレンチプレス、マントンガウリンホモゲナイザー及びダイノミル等により宿主細胞を破砕し、無細胞抽出液を得る。該無細胞抽出液を遠心分離することにより得られる上清から、タンパク質の単離精製に通常用いられている方法、すなわち、溶媒抽出法、硫安等による塩析法、脱塩法、有機溶媒による沈殿法、ジエチルアミノエチル(DEAE)-セファロース、DIAION HPA-75(三菱化成社製)等のレジンを用いた陰イオン交換クロマトグラフィー法、S-Sepharose FF(Pharmacia社製)等のレジンを用いた陽イオン交換クロマトグラフィー法、ブチルセファロース、フェニルセファロース等のレジンを用いた疎水性クロマトグラフィー法、分子篩を用いたゲルろ過法、アフィニティークロマトグラフィー法、クロマトフォーカシング法、等電点電気泳動等の電気泳動法等の方法を単独又は組み合わせて使用し、精製標品を得ることができる。 The expressed protein can be isolated and purified by a commonly used method. For example, when the protein is expressed in a lysed state in the cells, after the culture is completed, the host cells are collected by centrifugation, suspended in an aqueous buffer, and then an ultrasonic crusher, a French press, or manton gaulin. Crush the host cells with a homogenizer, dynomil, or the like to obtain a cell-free extract. From the supernatant obtained by centrifuging the cell-free extract, a method usually used for isolating and purifying a protein, that is, a solvent extraction method, a salting out method using sulfur cheaper, a desalting method, or an organic solvent is used. Precipitation method, anion exchange chromatography method using a resin such as diethylaminoethyl (DEAE) -cepharose, DIAION HPA-75 (manufactured by Mitsubishi Kasei), positive using a resin such as S-Sepharose FF (manufactured by Pharmacia). Ion exchange chromatography method, hydrophobic chromatography method using resin such as butyl Sepharose, phenyl Sepharose, gel filtration method using molecular sieve, affinity chromatography method, chromatofocusing method, electrophoresis method such as isoelectric point electrophoresis, etc. Purified preparations can be obtained by using the above methods alone or in combination.

また、タンパク質が細胞内に不溶体を形成して発現した場合は、同様に宿主細胞を回収後、破砕し、遠心分離を行うことにより、沈殿画分としてタンパク質の不溶体を回収する。回収したタンパク質の不溶体はタンパク質変性剤で可溶化することができる。該操作の後、上記と同様の単離精製法によりタンパク質の精製標品を得ることができる。当該タンパク質が細胞外に分泌された場合には、培養上清から当該タンパク質を回収することができる。すなわち、培養物を遠心分離等の手法により処理することにより培養上清を取得し、その培養上清から、上記と同様の単離精製法を用いることにより、精製標品を得ることができる。 When the protein is expressed by forming an insoluble substance in the cell, the host cell is similarly recovered, crushed, and centrifuged to recover the insoluble protein as a precipitate fraction. The insoluble form of the recovered protein can be solubilized with a protein denaturing agent. After the operation, a purified sample of the protein can be obtained by the same isolation and purification method as described above. When the protein is secreted extracellularly, the protein can be recovered from the culture supernatant. That is, a purified sample can be obtained by treating the culture by a method such as centrifugation to obtain a culture supernatant and using the same isolation and purification method as described above from the culture supernatant.

(2)βシート構造を有するポリペプチド及びポリアミノ酸
本発明のコンポジット成形組成物において、上記実施形態は、前記βシート構造を有するポリペプチド又はポリアミノ酸を配合する。この場合、ポリアミノ酸の例としてはポリアラニンが挙げられる。
(2) Polypeptide and Polyamino Acid Having β-Sheet Structure In the composite molding composition of the present invention, the above-mentioned embodiment contains the polypeptide or polyamino acid having the β-sheet structure. In this case, examples of polyamino acids include polyalanine.

前記ポリアラニンは、ライナー型ポリアラニン(L-polyAla)又はテレケリック型ポリアラニン(T-polyAla)から選択可能である。ライナー型ポリアラニンは、酵素化学重合法を利用することにより製造可能であり、公知の文献を基に製造し、使用できる(Baker P Jら、Biomacromolecules 2012, 13, 947-951)。また、テレケリック型ポリアラニンは、下記実施例に記載のとおり、酵素化学重合法を利用することにより製造可能であり、Tsuchiya Kら、Macromol. Biosci. 2016, 1001-1008にも記載され、引用によって本明細書に取り込まれる。 The polyalanine can be selected from liner-type polyalanine (L-polyAla) or telechelic-type polyalanine (T-polyAla). Liner-type polyalanine can be produced by utilizing an enzymatic chemical polymerization method, and can be produced and used based on known literature (Baker P J et al., Biomacromolecules 2012, 13, 947-951). In addition, the telechelic polyalanine can be produced by using an enzymatic chemical polymerization method as described in the following examples, and is also described in Tsuchiya K et al., Macromol. Biosci. 2016, 1001-1008, and by citation. Incorporated herein.

(3)フィブロインと、βシート構造を有するポリペプチド及び/又はポリアミノ酸とを含むコンポジット成形組成物の製造
本明細書において、「βシート構造を有するポリペプチド」とは、その二次元構造中で、βシート構造を有する限り任意のポリペプチドが含まれ、天然のポリペプチド及び人工的に製造されるポリペプチドが含まれ、好ましくは、人工的に製造されるポリペプチドをいい、より好ましくは下記のポリアミノ酸の配列を含むポリペプチドをいう。
(3) Production of Composite Molded Composition Containing Fibroin and Polypeptide and / or Polyamino Acid Having β-Sheet Structure In the present specification, "polypeptide having β-sheet structure" is defined in its two-dimensional structure. , Any polypeptide as long as it has a β-sheet structure, including natural and artificially produced polypeptides, preferably artificially produced polypeptides, more preferably: Refers to a polypeptide containing the sequence of polyamino acids.

本明細書において、「ポリアミノ酸」とは、アミノ酸又はその誘導体を単量体として、1段の重合反応によって得られる高分子量のアミノ酸重合体をいう。 As used herein, the term "polyamino acid" refers to a high molecular weight amino acid polymer obtained by a one-step polymerization reaction using an amino acid or a derivative thereof as a monomer.

また、βシート構造を有するポリアミノ酸は、人工的に製造され、L-又はD-アミノ酸の重合体であり、その二次構造でβシート構造を有する任意のポリアミノ酸をいい、好ましくは、ポリアラニン、ポリフェニルアラニン、ポリシステイン、ポリバリン、ポリロイシン、ポリイソロイシン、ポリチロシン、ポリトリプトファン、ポリグルタミン、ポリメチオニン及びそれらの誘導体から選択されるホモポリアミノ酸及びその誘導体、さらに、これらのホモポリアミノ酸及びその誘導体のみならず、アラニン、フェニルアラニン、システイン、バリン、ロイシン、イソロイシン、チロシン、トリプトファン、グルタミン、メチオニン等のアミノ酸、並びにそれらの誘導体から選択される複数種、好ましくは2~5種の、より好ましくは2~4種の、もっとも好ましくは2又は3種のアミノ酸の共重合体からなるポリアミノ酸を含む。これらのポリアミノ酸は、例えば、化学酵素重合法などの公知の方法によって製造できる(Numata K.ら、Polymer Journal, 2015; 47: 537-545、及び、Baker J. P.ら、Biomacromolecules 2012, 13, 947-951等)。ポリアミノ酸の重合度は、2~100の範囲であり、好ましくは5~50の範囲であり、より好ましくは10~30、もっとも好ましくは10~20の範囲である。 Further, the polyamino acid having a β-sheet structure is an artificially produced polymer of L- or D-amino acid, and refers to any polyamino acid having a β-sheet structure in its secondary structure, preferably poly. Homopolyamino acids selected from alanine, polyphenylalanine, polycysteine, polyvaline, polyleucine, polyisoleucine, polytyrosine, polytryptophan, polyglutamine, polymethionine and their derivatives, and homopolyamino acids thereof and their derivatives. Not only the derivatives thereof, but also amino acids such as alanine, phenylalanine, cysteine, valine, leucine, isoleucine, tyrosine, tryptophan, glutamine, methionine, and a plurality of kinds selected from those derivatives, preferably 2 to 5 kinds, more preferably. Contains polyamino acids consisting of a copolymer of 2-4, most preferably 2 or 3 amino acids. These polyamino acids can be produced by known methods such as, for example, chemical enzyme polymerization methods (Numata K. et al., Polymer Journal, 2015; 47: 537-545, and Baker JP et al., Biomacromolecules 2012, 13, 947- 951 etc.). The degree of polymerization of the polyamino acid is in the range of 2 to 100, preferably in the range of 5 to 50, more preferably in the range of 10 to 30, and most preferably in the range of 10 to 20.

本明細書において、ポリアミノ酸、ポリペプチド及びタンパク質の構造は、当業者に周知慣用のアミノ酸の3文字又は1文字による表記法で記述される。明細書においてアミノ酸は、特に記載のない限りL体である。 As used herein, the structures of polyamino acids, polypeptides and proteins are described in three-letter or one-letter notation of amino acids well known to those of skill in the art. In the specification, amino acids are L-form unless otherwise specified.

クモ糸由来のシルクを構成する構造体の一つであり、特に、ナノ小繊維を構成する小型の顆粒状構造体であるナノ顆粒状構造体は、高いアスペクト比を有する顆粒状の形態を有し、シルクに特徴的なグリシン及びアラニンを多く含み、βシート構造を含むペプチド又はポリペプチドを主成分とする構造体をいう。Nephila edulis のクモ絹糸の場合、17%±4%のβシート構造を有すると報告されている(Ling Sら、Biomacromolecules, 2011, 12, 3344-3349)。また、もっとも強いクモ牽引糸は、45~65%がβシートドメインと報告されている(Vollrath Fら、Polymer, 2009, 50, 5623-5632)。 The nanogranular structure, which is one of the structures constituting silk derived from spider silk and is a small granular structure constituting nanofibrils, has a granular morphology having a high aspect ratio. A structure containing a large amount of glycine and alanine, which is characteristic of silk, and containing a β-sheet structure or a polypeptide as a main component. Nephila edulis spider silk has been reported to have a β-sheet structure of 17% ± 4% (Ling S et al., Biomacromolecules, 2011, 12, 3344-3349). In addition, 45-65% of the strongest spider traction yarns have been reported to be β-sheet domains (Vollrath F et al., Polymer, 2009, 50, 5623-5632).

そこで、本発明のコンポジット成形組成物は、原料であるフィブロイン様タンパク質にβシート構造を多く含むポリペプチド又はポリアミノ酸を混合して溶解したドープ液を調製し、コンポジット繊維、コンポジットフィルム、コンポジットゲル、コンポジット多孔質体、コンポジットパーティクル及びコンポジットモールド成形体等を成形することにより製造することができる。 Therefore, in the composite molding composition of the present invention, a dope solution prepared by mixing and dissolving a polypeptide or polyamino acid containing a large amount of β-sheet structure in a fibroin-like protein as a raw material is prepared, and a composite fiber, a composite film, a composite gel, etc. It can be manufactured by molding a composite porous body, a composite particle, a composite molded body, or the like.

コンポジットフィルムを製造する場合には、フィブロイン由来タンパク質を原料としフィルムを製造する方法が国際公開公報WO2014/103799に記載されており、基本的にこれに従って製造できる。コンポジット繊維を製造する場合には、フィブロイン由来タンパク質より繊維を紡糸する方法が国際公開公報WO2012/165476に記載されており、基本的にこの方法に従って製造できる。コンポジットゲルを製造する場合には、国際公開公報WO2014/175177にフィブロイン由来タンパク質よりゲルを製造する方法が記載されており、基本的にこの方法に従って製造できる。また、コンポジット多孔質体を製造する場合には、フィブロイン由来タンパク質より多孔質体を製造する方法が国際公開公報WO2014/175178に記載されており、基本的にこの方法に従って製造できる。さらに、コンポジットパーティクルを製造する場合には、フィブロイン由来タンパク質よりパーティクルを製造する方法が国際公開公報WO2014/175179に記載されており、基本的にこの方法に従って製造できる。また、コンポジットモールド成形体を製造する場合には、特願2015-185777の明細書にフィブロイン由来タンパク質よりモールド成形体を製造する方法が記載されており、基本的にこの方法に従って製造できる。 In the case of producing a composite film, a method for producing a film using a fibroin-derived protein as a raw material is described in International Publication WO2014 / 103799, and the film can be basically produced according to this. When producing a composite fiber, a method of spinning the fiber from a fibroin-derived protein is described in International Publication WO2012 / 165476, and the fiber can be basically produced according to this method. When producing a composite gel, WO2014 / 175177 describes a method for producing a gel from a fibroin-derived protein, and the gel can be basically produced according to this method. Further, in the case of producing a composite porous body, a method for producing a porous body from a fibroin-derived protein is described in International Publication WO2014 / 175178, and it can be basically produced according to this method. Further, in the case of producing composite particles, a method for producing particles from fibroin-derived protein is described in International Publication WO2014 / 175179, and the particles can be basically produced according to this method. Further, in the case of producing a composite molded article, the specification of Japanese Patent Application No. 2015-185777 describes a method for producing a molded article from a fibroin-derived protein, and the article can be basically produced according to this method.

コンポジット成形組成物が、前記ドープ液を使用して製造するコンポジットフィルムの場合には、コーティング方法として、本技術分野で一般に知られる、例えば、キャスティング法、スピン・コーティング法、ディッピング法、スプレー・コーティング法、電界重合法、蒸着法、蒸着重合法、ブラシコーティング法、ブレードコーティング法、ローラコーティング法、グラビアコーティング法及びロール・ツー・ロール法等の方法が使用できる。 When the composite molding composition is a composite film produced by using the dope solution, the coating method is generally known in the art, for example, casting method, spin coating method, dipping method, spray coating. A method such as a method, an electropolymerization method, a vapor deposition method, a vapor deposition polymerization method, a brush coating method, a blade coating method, a roller coating method, a gravure coating method, and a roll-to-roll method can be used.

また、フィブロイン由来タンパク質にβシート構造を有するポリペプチド及び/又はポリアミノ酸を配合させたドープ液を用いて紡糸する場合には、紡糸工程で勢断応力を負荷しながら、ドープ液のpH、塩の種類及び濃度、湿度又は水分濃度等のクモ糸等のフィブロイン由来のポリペプチド繊維の環境に関連する要素を変化させることにより、フィブロイン由来のコンポジット繊維を製造することができる。これらの要素の1種以上を変化させることにより、又は、複数の要素を組み合わせて変化させることにより、フィブロイン由来のコンポジット繊維を製造することができる。本発明のフィプロイン由来のコンポジット繊維の製造方法として、具体的には、湿式紡糸法、乾式紡糸法、乾湿式紡糸法及び溶融紡糸法等の公知の紡糸方法を挙げることができる。 Further, in the case of spinning using a dope solution in which a polypeptide having a β-sheet structure and / or a polyamino acid is blended with a fibroin-derived protein, the pH and salt of the dope solution are applied while applying a breaking stress in the spinning step. Fibroin-derived composite fibers can be produced by changing the environment-related factors of fibroin-derived polypeptide fibers such as spider silk, such as type and concentration, humidity or water concentration. A fibroin-derived composite fiber can be produced by changing one or more of these elements or by changing a combination of a plurality of elements. Specific examples of the method for producing a composite fiber derived from fiproin of the present invention include known spinning methods such as a wet spinning method, a dry spinning method, a dry wet spinning method, and a melt spinning method.

本発明の態様において、湿式紡糸法や乾湿式紡糸法を用いる場合、繊維軸方向に剪断応力を負荷しながら、ドープ液に凝固剤を添加する、又は、凝固剤を含む溶媒中に前記ドープ液を射出、押し出す又は浸漬することにより、フィブロイン由来のポリペプチド繊維を製造することができる。 In the embodiment of the present invention, when the wet spinning method or the dry wet spinning method is used, a coagulant is added to the dope solution while applying shear stress in the fiber axis direction, or the dope solution is contained in a solvent containing the coagulant. By injecting, extruding or immersing the fiber, a polypeptide fiber derived from fibroin can be produced.

湿式防止法や乾湿式紡糸法の凝固剤としては、ドープ液からフィブロイン由来タンパク質等を溶解させた溶媒を除去(脱溶媒ともいう)し得るものであれば特に限定されない。例えば、凝固剤として、メタノール、エタノール、2-プロパノールなどの炭素数1~5の低級アルコール又はアセトン等を使用してもよい。また、無機塩を含む水溶液を用いてもよい。この無機塩水溶液は、弱酸性~酸性の溶媒が好ましい。 The coagulant in the wet prevention method or the dry-wet spinning method is not particularly limited as long as it can remove the solvent in which the fibroin-derived protein or the like is dissolved from the dope solution (also referred to as desolvent). For example, as the coagulant, a lower alcohol having 1 to 5 carbon atoms such as methanol, ethanol and 2-propanol, or acetone may be used. Further, an aqueous solution containing an inorganic salt may be used. The inorganic salt aqueous solution is preferably a weakly acidic to acidic solvent.

例えば、コンポジットモールド成形体を製造する場合には、タンパク質を含む組成物(タンパク質のみ、或いは他の成分を含む)を加圧成形機の金型に導入した後、金型を加熱すると共に組成物に対して加圧する。所定の加圧下でタンパク質粉末が所定の温度に達するまで加熱及び加圧を継続して、加熱加圧された組成物を得る。次いで、冷却器(例えばスポットクーラー)を用いて金型の温度を下降させ、組成物が所定の温度になったところで、内容物を取り出してモールド成形体を得る。加熱は、80~300℃で行うことが好ましく、100~180℃がより好ましく、100~130℃が更に好ましい。加圧は、5kN以上で行うことが好ましく、10kN以上がより好ましく、20kN以上が更に好ましい。また、所定の加熱加圧条件に達した後、その条件での処理を続ける時間(保温条件)は、0~100分が好ましく、1~50分がより好ましく、5~30分が更に好ましい。 For example, in the case of producing a composite molded product, a composition containing a protein (containing only protein or other components) is introduced into a mold of a pressure molding machine, and then the mold is heated and the composition is formed. Pressurize against. Heating and pressurization are continued under a predetermined pressure until the protein powder reaches a predetermined temperature to obtain a heated and pressurized composition. Next, the temperature of the mold is lowered by using a cooler (for example, a spot cooler), and when the composition reaches a predetermined temperature, the contents are taken out to obtain a molded product. The heating is preferably performed at 80 to 300 ° C, more preferably 100 to 180 ° C, still more preferably 100 to 130 ° C. Pressurization is preferably performed at 5 kN or more, more preferably 10 kN or more, still more preferably 20 kN or more. Further, the time (heat retention condition) for continuing the treatment under the predetermined heating and pressurizing condition is preferably 0 to 100 minutes, more preferably 1 to 50 minutes, still more preferably 5 to 30 minutes.

例えば、樹脂を製造する場合には、前記の本発明の組成物を溶媒に溶解又は懸濁したドープ液を調製し、当業者に周知慣用の方法で、このドープ液のタンパク質を不溶化することにより、本発明の樹脂を製造できる。溶媒としては、例えば、水若しくは極性有機溶媒又はこれらの混合溶媒が挙げられる。本発明のタンパク質を不溶化する方法として、ドープ液の溶媒の留去、溶媒中の塩の種類及び/又は濃度の変化、イオン強度若しくは塩濃度の変化、及び/又はpHの変化等が挙げられる。 For example, in the case of producing a resin, a dope solution in which the composition of the present invention is dissolved or suspended in a solvent is prepared, and the protein of the dope solution is insolubilized by a method well known to those skilled in the art. , The resin of the present invention can be produced. Examples of the solvent include water, a polar organic solvent, or a mixed solvent thereof. Examples of the method for insolubilizing the protein of the present invention include distilling off the solvent of the dope solution, changing the type and / or concentration of the salt in the solvent, changing the ionic strength or salt concentration, and / or changing the pH.

本明細書において、「ドープ液」とは、コンポジット繊維やコンポジットフィルム等のコンポジット成形組成物を製造するための原料であるフィブロイン由来タンパク質及びβシート構造を有するポリペプチド及び/又はポリアミノ酸とを混合し、溶解した溶液をいう。 In the present specification, the "dope solution" is a mixture of a fibroin-derived protein which is a raw material for producing a composite molding composition such as a composite fiber or a composite film, and a polypeptide having a β-sheet structure and / or a polyamino acid. It means a dissolved solution.

前記のドープ液に使用する極性有機溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド若しくは1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール(HFIP)、蟻酸又は、これらの混合液から選択することができるが、これらに限定されない。 Examples of the polar organic solvent used in the above-mentioned dope solution include dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide or 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol. You can choose from (HFIP), formic acid, or mixtures thereof, but are not limited to these.

また、ドープ液は、無機塩を更に含有してもよい。無機塩は、タンパク質の溶解促進剤として機能し得る。無機塩としては、例えば、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属硝酸塩、及びチオシアン酸塩が挙げられる。無機塩の具体例としては、リン酸アルミニウム、炭酸リチウム、炭酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、フッ化アルミニウム、酢酸第二鉄、酢酸アルミニウム、水酸化亜鉛、水酸化マグネシウム、水酸化第一鉄、水酸化マンガン、水酸化クロム、水酸化第二鉄、水酸化アルミニウム、塩化ニッケル、塩化コバルト、塩化亜鉛、塩化第一鉄、塩化マンガン、塩化クロム、塩化第二鉄、塩化アルミニウム、硝酸リチウム、硝酸ストロンチウム、硝酸ニッケル、硝酸カルシウム、硝酸コバルト、硝酸亜鉛、硝酸マグネシウム、硝酸第一鉄、硝酸マンガン、硝酸クロム、硝酸第二鉄、硝酸アルミニウム、臭化リチウム、臭化バリウム、臭化ストロンチウム、臭化ニッケル、臭化カルシウム、臭化コバルト、臭化亜鉛、臭化マグネシウム、臭化第一鉄、臭化マンガン、臭化クロム、臭化第二鉄、臭化アルミニウム、塩素酸バリウム、塩素酸ストロンチウム、塩素酸ニッケル、塩素酸カルシウム、塩素酸コバルト、塩素酸亜鉛、塩素酸マグネシウム、塩素酸第一鉄、塩素酸マンガン、塩素酸クロム、塩素酸第二鉄、塩素酸アルミニウム、ヨウ化ルビジウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化銅、ヨウ化リチウム、ヨウ化バリウム、ヨウ化ストロンチウム、ヨウ化ニッケル、ヨウ化カルシウム、ヨウ化コバルト、ヨウ化亜鉛、ヨウ化マグネシウム、ヨウ化第一鉄、ヨウ化マンガン、ヨウ化クロム、ヨウ化第二鉄、ヨウ化アルミニウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸鉛、過塩素酸銅、過塩素酸リチウム、過塩素酸バリウム、過塩素酸ストロンチウム、過塩素酸ニッケル、過塩素酸カルシウム、過塩素酸コバルト、過塩素酸亜鉛、過塩素酸マグネシウム、過塩素酸第一鉄、過塩素酸マンガン、過塩素酸クロム、過塩素酸第二鉄、過塩素酸アルミニウム、チオシアン酸カリウム、チオシアン酸ナトリウム、チオシアン酸鉛、チオシアン酸銅、チオシアン酸リチウム、チオシアン酸バリウム、チオシアン酸ストロンチウム、チオシアン酸ニッケル、チオシアン酸カルシウム、チオシアン酸コバルト、チオシアン酸亜鉛、チオシアン酸マグネシウム、チオシアン酸第一鉄、チオシアン酸マンガン、チオシアン酸クロム、チオシアン酸第二鉄、チオシアン酸アルミニウム、シアン酸アンモニウム、シアン酸セシウム、シアン酸ルビジウム、シアン酸カリウム、シアン酸ナトリウム、シアン酸鉛、シアン酸銅、シアン酸リチウム、シアン酸バリウム、シアン酸ストロンチウム、シアン酸ニッケル、シアン酸カルシウム、シアン酸コバルト、シアン酸亜鉛、シアン酸マグネシウム、シアン酸第一鉄、シアン酸マンガン、シアン酸クロム、シアン酸第二鉄、及びシアン酸アルミニウムが挙げられる。これらのうちの少なくとも1種類の無機塩を溶媒に添加してもよい。 Further, the dope solution may further contain an inorganic salt. Inorganic salts can serve as protein lysis promoters. Examples of the inorganic salt include alkali metal halides, alkaline earth metal halides, alkaline earth metal nitrates, and thiocyanate. Specific examples of the inorganic salt include aluminum phosphate, lithium carbonate, aluminum carbonate, aluminum sulfate, aluminum fluoride, ferric acetate, aluminum acetate, zinc hydroxide, magnesium hydroxide, ferrous hydroxide, and manganese hydroxide. , Chromium hydroxide, ferric hydroxide, aluminum hydroxide, nickel chloride, cobalt chloride, zinc chloride, ferrous chloride, manganese chloride, chromium chloride, ferric chloride, aluminum chloride, lithium nitrate, strontium nitrate, nitrate Nickel, calcium nitrate, cobalt nitrate, zinc nitrate, magnesium nitrate, ferrous nitrate, manganese nitrate, chromium nitrate, ferric nitrate, aluminum nitrate, lithium bromide, barium bromide, strontium bromide, nickel bromide, odor Calcium bromide, cobalt bromide, zinc bromide, magnesium bromide, ferrous bromide, manganese bromide, chromium bromide, ferric bromide, aluminum bromide, barium chlorate, strontium chlorate, nickel chlorate , Calcium chlorate, cobalt chlorate, zinc chlorate, magnesium chlorate, ferrous chlorate, manganese chlorate, chromium chlorate, ferric chlorate, aluminum chlorate, rubidium iodide, sodium iodide, yo Copper oxide, lithium iodide, barium iodide, strontium iodide, nickel iodide, calcium iodide, cobalt iodide, zinc iodide, magnesium iodide, ferric iodide, manganese iodide, chromium iodide, iodine Ferric iron, aluminum iodide, sodium perchlorate, lead perchlorate, copper perchlorate, lithium perchlorate, barium perchlorate, strontium perchlorate, nickel perchlorate, calcium perchlorate, excess Cobalt chlorate, zinc perchlorate, magnesium perchlorate, ferrous chlorate, manganese perchlorate, chromium perchlorate, ferric perchlorate, aluminum perchlorate, potassium thiocyanate, sodium thiocyanate , Lead thiocyanate, copper thiocyanate, lithium thiocyanate, barium thiocyanate, strontium thiocyanate, nickel thiocyanate, calcium thiocyanate, cobalt thiocyanate, zinc thiocyanate, magnesium thiocyanate, ferric thiosianate, manganese thiosianate , Chromium thiosicate, ferric thiosicate, aluminum thiocyanate, ammonium cyanate, cesium cyanate, rubidium cyanate, potassium cyanate, sodium cyanate, lead cyanate, copper cyanate, lithium cyanate, barium cyanate , Cyanic acid Examples thereof include strontium, nickel cyanate, calcium cyanate, cobalt cyanate, zinc cyanate, magnesium cyanate, ferrous acid, manganese cyanate, chromium cyanate, ferric cyanate, and aluminum cyanate. At least one of these inorganic salts may be added to the solvent.

ドープ液に含まれる無機塩の量は、特に限定されず、無機塩の種類、フィブロイン由来タンパク質の量等に応じて適宜に決定される。無機塩の量は、例えば、タンパク質の全量100質量部に対して、1.0質量部以上、5.0質量部以上、9.0質量部以上、15質量部以上、20質量部以上であってもよい。また、無機塩の量は、例えば、タンパク質の全量100質量部に対して、40質量部以下、35質量部以下、30質量部以下であってもよい。 The amount of the inorganic salt contained in the dope solution is not particularly limited, and is appropriately determined according to the type of the inorganic salt, the amount of fibroin-derived protein, and the like. The amount of the inorganic salt is, for example, 1.0 part by mass or more, 5.0 parts by mass or more, 9.0 parts by mass or more, 15 parts by mass or more, and 20 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the total amount of protein. May be. Further, the amount of the inorganic salt may be, for example, 40 parts by mass or less, 35 parts by mass or less, and 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total amount of protein.

本明細書において、フィブロイン由来タンパク質に添加するポリペプチド及び/又はポリアミノ酸の添加量は、フィブロイン由来タンパク質と添加するポリペプチド及び/又はポリアミノ酸との合計重量に対する、ポリペプチド及び/又はポリアミノ酸の重量の割合で表される。例えば、「polyAla 5 wt%のコンポジット成形組成物」と記載した場合、(フィブロイン由来タンパク質):(ポリペプチド及び/又はポリアミノ酸)が、重量比で95:5の割合で配合されたコンポジット成形組成物を表す。また、場合によっては、質量に対する割合で表される。 In the present specification, the amount of the polypeptide and / or the polyamino acid added to the fibroin-derived protein is the total weight of the polypeptide and / or the polyamino acid to be added to the fibroin-derived protein and / or the polyamino acid. Expressed as a percentage of weight. For example, when described as "polyAla 5 wt% composite molding composition", a composite molding composition containing (fibroin-derived protein) :( polypeptide and / or polyamino acid) in a weight ratio of 95: 5. Represents an object. In some cases, it is expressed as a ratio to mass.

本発明のフィブロインとβシート構造を有するポリペプチド及び/又はポリアミノ酸とを含む組成物は、例えば、フィブロインを溶解したドープ液に、βシート構造を有するポリペプチド及び/又はポリアミノ酸の水溶液又は水懸濁液を添加し、混合後、成形し、乾燥させることによって製造できる。βシート構造を有するポリペプチド及び/又はポリアミノ酸の配合割合は、0.1~50.0%の範囲であり、好ましくは0.5~30.0%の範囲であり、より好ましくは、1~10.0%の範囲であり、もっとも好ましくは1~5%の範囲である。 The composition containing fibroin and a polypeptide having a β-sheet structure and / or a polyamino acid of the present invention is, for example, an aqueous solution or water of a polypeptide having a β-sheet structure and / or a polyamino acid in a dope solution in which fibroin is dissolved. It can be produced by adding a suspension, mixing, molding, and drying. The blending ratio of the polypeptide having a β-sheet structure and / or the polyamino acid is in the range of 0.1 to 50.0%, preferably in the range of 0.5 to 30.0%, and more preferably 1 It is in the range of ~ 10.0%, most preferably in the range of 1-5%.

βシート構造を有するポリアミノ酸としてポリアラニンを使用する場合には、ポリアラニンの重合度は、2~100の範囲であり、好ましくは3~50の範囲であり、より好ましくは10~30の範囲であり、もっとも好ましくは10~20の範囲である。また、ポリアラニンの配合率は、0.1~30.0%の範囲であり、好ましくは0.5~20.0%の範囲であり、より好ましくは1.0~10.0%の範囲であり、もっとも好ましくは3.0~5.0%の範囲である。 When polyalanine is used as the polyamino acid having a β-sheet structure, the degree of polymerization of polyalanine is in the range of 2 to 100, preferably in the range of 3 to 50, and more preferably in the range of 10 to 30. It is most preferably in the range of 10 to 20. The compounding ratio of polyalanine is in the range of 0.1 to 30.0%, preferably in the range of 0.5 to 20.0%, more preferably in the range of 1.0 to 10.0%, and most preferably in the range of 3.0 to 5.0%. Is.

1-2.延伸コンポジット成形組成物
本発明のもう1 つの実施形態は、延伸コンポジット成形組成物である。延伸コンポジット組成物は、前記コンポジット成形組成物の製造工程に、さらに延伸を行う工程を含めることにより製造され、非延伸のコンポジット成形組成物と比較して、より優れた物理特性をもたらすことができる。
1-2 . Stretched Composite Molding Composition Another embodiment of the present invention is a stretched composite molding composition . The stretched composite composition is produced by further including a stretching step in the manufacturing step of the composite molding composition, and brings about better physical characteristics as compared with the non-stretched composite molding composition. be able to.

具体的には、本実施形態の延伸コンポジット成形組成物は、フィブロイン由来タンパク質にβ シート構造を有するポリペプチド及び/ 又はポリアミノ酸が配合された延伸コンポジット成形組成物であって、
該コンポジット成形組成物は、繊維又はフィルムから選択され、
(i) フィブロイン由来タンパク質と、β シート構造を有するポリペプチド及び/又はポリアミノ酸とをドープ液を調製するステップ、
(ii) 前記ドープ液よりコンポジット成形組成物を成形するステップ、
さらに、
(iii) 前記(ii)で得られたコンポジット成形組成物を溶媒中で延伸し、乾燥するステップ、
を含む製造方法で製造される延伸コンポジット成形組成物である。
Specifically, the stretched composite molding composition of the present embodiment is a stretched composite molding composition in which a polypeptide having a β-sheet structure and / or a polyamino acid is blended with a fibroin-derived protein.
The composite molding composition is selected from fibers or films.
(i) Preparation of a dope of fibroin-derived protein and polypeptide and / or polyamino acid having a β-sheet structure,
(ii) A step of molding a composite molding composition from the dope solution,
moreover,
(iii) The step of stretching the composite molding composition obtained in (ii) above in a solvent and drying it.
It is a stretched composite molding composition manufactured by the manufacturing method including.

伸工程を追加することにより、引張強度、ひずみ及び/ 又は靭性等の物理特性はさらに向上する。延伸工程の例として、湿熱延伸、乾熱延伸等が挙げられる。
By adding a stretching step, physical properties such as tensile strength, strain and / or toughness are further improved . Examples of the stretching step include wet heat stretching and dry heat stretching.

湿熱延伸は、温水中、温水に有機溶剤等を加えた溶液又は有機溶剤中、スチーム加熱中で行うことができる。温度としては、例えば、50~ 90℃であってよく、75~85℃が好ましい。湿熱延伸では、非延伸繊維又はフィルム(又は延伸繊維又はフィルム)を、例えば、1~10倍延伸することができ、1~4倍延伸することが好ましい。
Wet and heat stretching can be performed in warm water, in a solution obtained by adding an organic solvent or the like to warm water, in an organic solvent, or in steam heating. The temperature may be, for example, 50 to 90 ° C, preferably 75 to 85 ° C. In moist heat stretching, the unstretched fiber or film ( or stretched fiber or film) can be stretched, for example, 1 to 10 times, and preferably 1 to 4 times.

乾熱延伸は、電気管状炉、乾熱板等を使用して行うことができる。温度としては、例えば、140~270℃ であってよく、160~230℃ が好ましい。乾熱延伸では、非延伸繊維又はフィルム(又は延伸繊維又はフィルム) を、例えば、0.5倍から8倍延伸することができ、1~4倍延伸することが好ましい。
Dry heat stretching can be performed using an electric tube furnace, a dry heat plate, or the like. The temperature may be, for example, 140 to 270 ° C, preferably 160 to 230 ° C. In dry heat stretching, the unstretched fiber or film ( or stretched fiber or film) can be stretched, for example, 0.5 to 8 times, and preferably 1 to 4 times.

湿熱延伸及び乾熱延伸はそれぞれ単独で行ってもよく、またこれらを多段で、又は組み合わせて行ってもよい。すなわち、一段目延伸を湿熱延伸で行い、二段目延伸を関越延伸で行う、又は一段目延伸を湿熱延伸を行い、二段目延伸を湿熱延伸し、さらに三段目延伸を乾熱延伸で行う等、湿熱延伸及び乾熱延伸を適宜組み合わせて行うことができる。 Wet heat stretching and dry heat stretching may be performed individually, or they may be performed in multiple stages or in combination. That is, the first step stretching is performed by moist heat stretching, the second step stretching is performed by Kanetsu stretching, or the first step stretching is performed by moist heat stretching, the second step stretching is performed by moist heat stretching, and the third step stretching is performed by dry heat stretching. Wet heat stretching and dry heat stretching can be appropriately combined.

これらの本発明のコンポジット成形組成物より、例えば、これを使用する糸、敷布、不敷布、メッシュ及びネット等を製造することができる。これらのコンポジット成形組成物の、耐熱性、高い引張強度、靱性及び/又は伸展性(伸度)等の優れた特性を活かし、例えば、防弾衣、パラシュート、自動車の車体等の高い耐衝撃性が必要な材料の製造に利用できる。また、高強度、高伸展性及び高靱性並びに生分解性及び生互換性を利用した創傷閉止材、縫合糸、絆創膏、再生医療用の足場材料等の医療材料として使用できる。 From these composite molding compositions of the present invention, for example, threads, mattresses, non-layouts, meshes, nets and the like using them can be manufactured. Taking advantage of the excellent properties of these composite molded compositions such as heat resistance, high tensile strength, toughness and / or extensibility (elongation), for example, high impact resistance of bulletproof vests, parachutes, automobile bodies, etc. It can be used to manufacture the required materials. In addition, it can be used as a medical material such as a wound closure material, a suture, an adhesive plaster, and a scaffold material for regenerative medicine utilizing high strength, high extensibility and high toughness, and biodegradability and biocompatibility.

2.本発明のコンポジット成形組成物の製造方法
2-1.非延伸コンポジット成形組成物の製造方法
本発明のもう1つの実施形態は、前記コンポジット成形組成物の製造方法である。より具体的には、本発明は、フィブロイン由来タンパク質にβシート構造を有するポリペプチド及び/又はポリアミノ酸が配合された、繊維、フィルム、ゲルから選択されるコンポジット成形組成物の製造方法であって、
(i) フィブロイン由来タンパク質と、βシート構造を有するポリペプチド及び/又はポリアミノ酸を溶解したドープ液を調製するステップ、
(ii) 前記ドープ液を紡糸又は延伸することにより前記コンポジット成形組成物を製造するステップ、
を含む製造方法である。
2. 2. Method for Producing Composite Molded Composition of the Present Invention 2-1. Method for Producing Non-stretched Composite Molded Composition Another embodiment of the present invention is a method for producing the composite molded composition. More specifically, the present invention is a method for producing a composite molding composition selected from fibers, films, and gels, which comprises a fibroin-derived protein containing a polypeptide having a β-sheet structure and / or a polyamino acid. ,
(i) A step of preparing a dope solution in which a fibroin-derived protein and a polypeptide having a β-sheet structure and / or a polyamino acid are dissolved.
(ii) A step of producing the composite molding composition by spinning or stretching the dope solution.
It is a manufacturing method including.

前記に記載のとおり、例えば、フィブロイン由来タンパク質は、天然のフィブロインタンパク質は商業的に利用可能であり、これを入手して本発明に使用できる。また、前記に記載のとおり遺伝子組換え法によって人工的に作製したDNAを導入した微生物によって製造し、これを単離精製することにより改変されたフィブロイン由来タンパク質を利用できる。これらの方法によって、フィブロインを入手し、別途、例えば、化学酵素重合法等の公知の方法(Numata K.ら、Polymer Journal, 2015; 47: 537-545、及び、Baker J. P.ら、Biomacromolecules 2012, 13, 947-951等)で、βシート構造を有するポリペプチド及び/又はポリアミノ酸を製造し、フィブロイン由来タンパク質を含むドープ液にポリペプチド及び/又はポリアミノ酸の水懸濁液を混合後、乾燥等により不溶化させることによって、本発明の組成物を製造できる。 As described above, for example, fibroin-derived proteins, natural fibroin proteins are commercially available and can be obtained and used in the present invention. Further, as described above, a fibroin-derived protein produced by a microorganism into which DNA artificially prepared by a gene recombination method has been introduced and modified by isolation and purification can be used. Fibroin is obtained by these methods, and separately known methods such as, for example, a chemical enzyme polymerization method (Numata K. et al., Polymer Journal, 2015; 47: 537-545, and Baker J. P. et al., Biomacromolecules 2012, 13 , 947-951, etc.) to produce a polypeptide and / or a polyamino acid having a β-sheet structure, mix the polypeptide and / or an aqueous suspension of the polyamino acid with a dope solution containing a fibroin-derived protein, and then dry, etc. The composition of the present invention can be produced by insolubilizing with.

この不溶化の方法としては、乾燥する方法以外にも、例えば、前記コンポジット繊維の製造方法で記載したと同様の方法、具体的には、溶媒中の塩の種類及び/又は濃度の変化、イオン強度若しくは塩濃度の変化、及び/又はpHの変化等方法を使用できる。 As the method for insolubilizing, other than the method for drying, for example, the same method as described in the method for producing a composite fiber, specifically, a change in the type and / or concentration of a salt in a solvent, and an ionic strength. Alternatively, a method such as a change in salt concentration and / or a change in pH can be used.

さらに、フィブロイン由来タンパク質以外の材料についても、上記コンポジット成形組成物で詳細に説明した各種の材料を使用し、上記で詳細に説明した使用態様で使用することにより、本発明の製造方法を実施できる。 Further, as for the material other than the fibroin-derived protein, the production method of the present invention can be carried out by using various materials described in detail in the above composite molding composition and using them in the usage mode described in detail above. ..

2-2.延伸コンポジット成形組成物の製造方法
本発明のもう1 つの実施形態は、本発明は、延伸コンポジット成形組成物の製造方法であって、
(i) 前記の製造方法で製造されたコンポジット成形組成物を溶媒中で延伸するステップ、
及び、
(ii) 延伸されたコンポジッット成形組成物を乾燥させるステップ、
を含む製造方法である。
2-2 . Method for Producing Stretched Composite Molded Composition Another embodiment of the present invention is a method for producing a stretched composite molded composition.
(i) A step of stretching the composite molding composition produced by the above-mentioned production method in a solvent.
as well as,
(ii) A step of drying the stretched composite molding composition,
It is a manufacturing method including.

伸工程を追加することにより、引張強度、ひずみ及び/ 又は靭性等の物理特性はさらに向上する。延伸工程の例として、湿熱延伸、乾熱延伸等が挙げられる。
By adding a stretching step, physical properties such as tensile strength, strain and / or toughness are further improved . Examples of the stretching step include wet heat stretching and dry heat stretching.

湿熱延伸は、温水中、温水に有機溶剤等を加えた溶液又は有機溶剤中、スチーム加熱中で行うことができる。温度としては、例えば、50~90℃であってよく、75~85℃が好ましい。湿熱延伸では、非延伸繊維又はフィルム( 又は延伸繊維又はフィルム) を、例えば、1~10倍延伸することができ、1~4倍延伸することが好ましい。
Wet and heat stretching can be performed in warm water, in a solution obtained by adding an organic solvent or the like to warm water, in an organic solvent, or in steam heating. The temperature may be, for example, 50 to 90 ° C, preferably 75 to 85 ° C. In moist heat stretching, the non-stretched fiber or film ( or stretched fiber or film) can be stretched, for example, 1 to 10 times, and preferably 1 to 4 times.

乾熱延伸は、電気管状炉、乾熱板等を使用して行うことができる。温度としては、例えば、140~270℃であってよく、160~230℃ が好ましい。乾熱延伸では、非延伸繊維又はフィルム(又は延伸繊維又はフィルム) を、例えば、0.5倍から8倍延伸することができ、1~4倍延伸することが好ましい。
Dry heat stretching can be performed using an electric tube furnace, a dry heat plate, or the like. The temperature may be, for example, 140 to 270 ° C, preferably 160 to 230 ° C. In dry heat stretching, the unstretched fiber or film ( or stretched fiber or film) can be stretched, for example, 0.5 to 8 times, and preferably 1 to 4 times.

湿熱延伸及び乾熱延伸はそれぞれ単独で行ってもよく、またこれらを多段で、又は組み合わせて行ってもよい。すなわち、一段目延伸を湿熱延伸で行い、二段目延伸を乾熱延伸で行う、又は一段目延伸を湿熱延伸を行い、二段目延伸を湿熱延伸し、さらに三段目延伸を乾熱延伸で行う等、湿熱延伸及び乾熱延伸を適宜組み合わせて行うことができる。 Wet heat stretching and dry heat stretching may be performed individually, or they may be performed in multiple stages or in combination. That is, the first-stage stretching is performed by moist heat stretching, the second stage stretching is performed by dry heat stretching, or the first stage stretching is performed by moist heat stretching, the second stage stretching is performed by moist heat stretching, and the third stage stretching is performed by dry heat stretching. Wet heat stretching and dry heat stretching can be appropriately combined.

これらの本発明の製造方法で製造されたコンポジット成形組成物は、さらに、例えば、これを使用する糸、敷布、不敷布、メッシュ及びネット等を製造することができる。これらのコンポジット成形組成物の、耐熱性、高い引張強度、靱性及び/又は伸展性等の優れた特性を活かし、例えば、防弾衣、パラシュート、自動車の車体等の高い耐衝撃性が必要な材料の製造に利用できる。また、高強度、高伸展性及び高靱性並びに生分解性及び生互換性を利用した創傷閉止材、縫合糸、絆創膏、再生医療用の足場材料等の医療材料として使用できる。 The composite molded composition produced by these production methods of the present invention can further produce, for example, threads, mattresses, non-layouts, meshes, nets and the like using the composite molding compositions. Taking advantage of the excellent properties of these composite molding compositions such as heat resistance, high tensile strength, toughness and / or extensibility, for example, for materials requiring high impact resistance such as bulletproof vests, parachutes, and automobile bodies. Can be used for manufacturing. In addition, it can be used as a medical material such as a wound closure material, a suture, an adhesive plaster, and a scaffold material for regenerative medicine utilizing high strength, high extensibility and high toughness, and biodegradability and biocompatibility.

3.本発明のコンポジット成形組成物の物理的特性を向上させる方法
本発明のもう1つの好ましい実施形態は、フィブロイン等のポリペプチドからなるコンポジット成形組成物の引張強度、靭性及び伸展性等から選択される少なくとも1つの物理的特性を向上させる方法である。コンポジット成形組成物の例としては、ポリペプチドからなるコンポジットフィルム、コンポジット繊維、コンポジットゲル、コンポジット多孔質体、コンポジットパーティクル及びコンポジットモールド成形体などが挙げられる。
3. 3. Method for Improving Physical Properties of Composite Molding Composition of the Present Invention Another preferred embodiment of the present invention is selected from tensile strength, toughness, extensibility and the like of a composite molding composition composed of a polypeptide such as fibroin. A way to improve at least one physical property. Examples of the composite molding composition include a composite film made of a polypeptide, a composite fiber, a composite gel, a composite porous body, a composite particle, a composite molded body, and the like.

コンポジット成形組成物の物理的特性を向上させる方法は、例えば、樹脂、フィルム及び繊維等の成形組成物原料に、ポリアラニン等のβシートを有するポリアミノ酸を配合させてコンポジット成形組成物とすることによる。より具体的には、例えば、、コンポジットフィルム、コンポジット繊維、コンポジットゲル及びコンポジット樹脂等のコンポジット成形組成物を製造するために、フィブロイン等の原料を溶解したドープ液に、βシート構造を有するポリペプチド及び/又はポリアミノ酸を添加し、混合後、例えば、溶媒を留去し、ポリペプチドを不溶化することによって、βシート構造を有するポリペプチド及び/又はポリアミノ酸を添加しない成形組成物と比較して、物理的特性が向上したコンポジット成形組成物を取得できる。 As a method for improving the physical properties of a composite molding composition, for example, a polyamino acid having a β sheet such as polyalanine is blended with a molding composition raw material such as a resin, a film and a fiber to prepare a composite molding composition. according to. More specifically, for example, a polypeptide having a β-sheet structure in a dope solution in which a raw material such as fibroin is dissolved in order to produce a composite molding composition such as a composite film, a composite fiber, a composite gel and a composite resin. And / or by adding the polyamino acid and mixing, for example, distilling off the solvent to insolubilize the polypeptide, as compared with the polypeptide having a β-sheet structure and / or the molding composition without the addition of the polyamino acid. , A composite molding composition having improved physical properties can be obtained.

本明細書において、コンポジット成形組成物の物理的特性の向上とは、例えば、商業的に利用可能な引張試験機を入手し、引張強度試験を行い、被験試料が破断するときの限界応力を求め、この限界応力の値が比較対象の試料よりも高値を示すときに、引張強度が向上することを意味する。また、靭性が向上するとは、同様に、引張試験機で被験試料を測定し、応力-ひずみ曲線図における曲線の面積の値が、比較対象の試料の面積値よりも高値を示すときに、靭性が向上することを意味する。さらに、伸展性が向上するとは、同様に引張試験機で被験試料の引張試験を行い、被験試料が破断するときのひずみ(延伸率)を求め、比較対象の試料で同様の条件で測定して得られた破断時のひずみよりも被験試料の破断時の延伸率の方が、高値を示すときに、伸展率が向上することを意味する。 As used herein, improving the physical properties of a composite molding composition means, for example, obtaining a commercially available tensile tester, performing a tensile strength test, and determining the critical stress when the test sample breaks. , When the value of this critical stress is higher than that of the sample to be compared, it means that the tensile strength is improved. Similarly, toughness is improved when the test sample is measured with a tensile tester and the area value of the curve in the stress-strain curve shows a higher value than the area value of the sample to be compared. Means to improve. Further, to improve the extensibility, the tensile test of the test sample is similarly performed with a tensile tester to determine the strain (stretching ratio) when the test sample breaks, and the strain (stretching ratio) when the test sample breaks is measured with the sample to be compared under the same conditions. It means that the elongation rate at the time of breaking of the test sample is improved when the stretch rate at the time of breaking shows a higher value than the strain at the time of breaking obtained.

本発明の方法で、使用するポリアミノ酸としては、βシート構造を容易に形成するポリアミノ酸が挙げられ、より具体的には、ポリアラニン、ポリシステイン等が挙げられる。これらのポリアミノ酸は、化学酵素合成法等の公知の方法で製造できる(Numata K.ら、Polymer Journal, 2015; 47: 537-545、及び、Baker J. P.ら、Biomacromolecules 2012, 13, 947-951等)。 Examples of the polyamino acid used in the method of the present invention include polyamino acids that easily form a β-sheet structure, and more specifically, polyalanine, polycysteine, and the like. These polyamino acids can be produced by known methods such as chemical enzyme synthesis (Numata K. et al., Polymer Journal, 2015; 47: 537-545, and Baker J.P. et al., Biomacromolecules 2012, 13, 947-951, etc. ).

例えば、フィブロイン由来ポリペプチドからなる成形組成物原料に、ポリアラニンを配合させることによって実施される。コンポジット成形組成物の物理的特性を向上させる場合には、重合度が、2~100の範囲、好ましくは、5~50の範囲の、より好ましくは10~30の範囲の、もっとも好ましくは10~20の範囲のポリアラニンを、配合率として0.1~30.0%の範囲、好ましくは0.5~20.0%の範囲、より好ましくは1.0~10.0%の範囲、もっとも好ましくは3.0~5.0%の範囲の配合率でドープ液に配合させる。 For example, it is carried out by blending polyalanine with a molding composition raw material composed of a fibroin-derived polypeptide. When improving the physical properties of the composite molded composition, the degree of polymerization is in the range of 2 to 100, preferably in the range of 5 to 50, more preferably in the range of 10 to 30, and most preferably in the range of 10 to 10. Polyalanine in the range of 20 is blended in a proportion of 0.1 to 30.0%, preferably 0.5 to 20.0%, more preferably 1.0 to 10.0%, and most preferably 3.0 to 5.0%. Add to the dope solution.

本発明の方法を使用することにより、よりその物理的特性が向上した糸、敷布、不敷布、メッシュ及びネット等を製造することができる。これらのコンポジット成形組成物の、耐熱性、高い引張強度、靱性及び/又は伸展性等の優れた特性を活かし、例えば、防弾衣、パラシュート、自動車の車体等の高い耐衝撃性が必要な材料の製造に利用できる。また、高強度、高伸展性及び高靱性並びに生分解性及び生互換性を利用した創傷閉止材、縫合糸、絆創膏、再生医療用の足場材料等の医療材料の製造にも使用できる。 By using the method of the present invention, it is possible to manufacture threads, mattresses, non-layouts, meshes, nets and the like having improved physical properties. Taking advantage of the excellent properties of these composite molding compositions such as heat resistance, high tensile strength, toughness and / or extensibility, for example, for materials requiring high impact resistance such as bulletproof vests, parachutes, and automobile bodies. Can be used for manufacturing. It can also be used for manufacturing medical materials such as wound closure materials, sutures, adhesive plasters, and scaffolding materials for regenerative medicine, which utilize high strength, high extensibility and high toughness, and biodegradability and biocompatibility.

なお、本明細書において言及される全ての文献はその全体が引用により本明細書に取り込まれる。 All documents referred to herein are incorporated herein by reference in their entirety.

以下に説明する本発明の実施例は例示のみを目的とし、本発明の技術的範囲を限定するものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載によってのみ限定される。本発明の趣旨を逸脱しないことを条件として、本発明の変更、例えば、本発明の構成要件の追加、削除及び置換を行うことができる。 The embodiments of the present invention described below are for illustration purposes only and do not limit the technical scope of the present invention. The technical scope of the invention is limited only by the description of the claims. Modifications of the present invention, for example, addition, deletion and replacement of the constituent elements of the present invention may be made on condition that the gist of the present invention is not deviated.

天然のカイコ・シルクフィブロインタンパク質又は改変クモ糸フィブロインタンパク質にポリアラニン(L-polyAla又はT-polyAla)を配合したコンポジット成形フィルムの製造とその物理学的特性の評価
1.天然のカイコ・シルクフィブロインタンパク質にポリアラニンを配合したコンポジット成形フィルムの製造
以下に記載の方法で、polyAla(L-polyAla又はT-polyAla)を合成し、天然のカイコ・フィブロインタンパク質(Bombix mori)と下記の方法で製造したポリアラニン(L-polyAlaを5 wt%若しくは10 wt%又はT-polyAlaを1 wt%若しくは2.5 wt%)とを溶解したドープ液を調製し、該ドープ液よりキャスティング法によりコンポジット成形フィルムを製造し、張力変形試験を行い、物理的特性の変化を評価した。
1. Manufacture of composite molded film containing polyalanine (L-polyAla or T-polyAla) in natural silk moth silk fibroin protein or modified spider silk fibroin protein and evaluation of its physical properties. Production of composite molded film containing polyalanine in natural silk moth silk fibroin protein Synthesize polyAla (L-polyAla or T-polyAla) by the method described below to combine with natural silk moth fibroin protein (Bombix mori). Prepare a dope solution prepared by dissolving polyalanine (5 wt% or 10 wt% of L-polyAla or 1 wt% or 2.5 wt% of T-polyAla) produced by the following method, and use the casting method from the dope solution. A composite molded film was manufactured, a tension deformation test was performed, and changes in physical properties were evaluated.

張力変形試験は、小型卓上試験機(EZ -LX型、株式会社島津製作所、京都)で実施された。初期の試料長さは、15.0 mmであり、一定の速度0.5 mm/minで延伸した。結果が記録され、TRAPEZIUM (ver. 1.3.0, 株式会社島津製作所、京都)で解析された。測定は58%湿度、室温下で実施された。 The tension deformation test was carried out on a small tabletop tester (EZ-LX type, Shimadzu Corporation, Kyoto). The initial sample length was 15.0 mm and was stretched at a constant rate of 0.5 mm / min. The results were recorded and analyzed by TRAPEZIUM (ver. 1.3.0, Shimadzu Corporation, Kyoto). The measurements were performed at 58% humidity and room temperature.

2.polyAla(L-polyAla又はT-polyAla)の製造
(1) テレケリック型ポリアラニン(T-polyAla)の合成
(i) ロイシンイニシエータ(Leu-initiator)を使用した合成
(a) ロイシンイニシエータの合成
ロイシンイニシエータ(Leu-initiator)を使用したテレケリック型ポリアラニンの合成は、パパインを使用する化学酵素合成法で製造した。具体的には、L-ロイシンエチルエステル塩酸塩(6.07g)、トリエチルアミン(9.2 mL)及びジエチルエーテル(100mL)を0℃、窒素環境下のフラスコに添加し、この溶液に塩化スクシニル(1.7 mL)のジエチエルエーテル溶液(50 mL)を30分間で滴下し、0℃で2時間撹拌した。反応液を室温まで温めた後、水を加え、水層がジエチルエーテルで抽出された。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥後、濃縮した。粗生成物を真空乾燥後、ヘキサン/酢酸エチル=5 : 1(v/v)で再結晶し、ロイシンイニシエータ(Leu-initiator)の黄色針状結晶3.57g(収率60%)を得た。
2. 2. Manufacture of polyAla (L-polyAla or T-polyAla)
(1) Synthesis of telechelic polyalanine (T-polyAla)
(i) Synthesis using a leucine initiator (Leu-initiator)
(a) Synthesis of leucine initiator The synthesis of telechelic polyalanine using a leucine initiator was produced by a chemical enzyme synthesis method using papain. Specifically, L-leucine ethyl ester hydrochloride (6.07 g), triethylamine (9.2 mL) and diethyl ether (100 mL) were added to a flask under a nitrogen environment at 0 ° C., and succinyl chloride (1.7 mL) was added to this solution. Diethyl ether solution (50 mL) was added dropwise over 30 minutes, and the mixture was stirred at 0 ° C. for 2 hours. After warming the reaction solution to room temperature, water was added and the aqueous layer was extracted with diethyl ether. The organic layer was dried over sodium sulfate and then concentrated. The crude product was vacuum dried and recrystallized from hexane / ethyl acetate = 5: 1 (v / v) to obtain 3.57 g (yield 60%) of yellow needle-like crystals of the leucine initiator (Leu-initiator).

(b) 化学酵素合成法によるテレケリック型ポリアラニン(T-polyAla)の合成
アラニンエチルエステル塩酸塩(0.645 g)、上記ロイシンイニシエータ(0.080 g)、リン酸緩衝液(2mL、1M、pH 8.0)及びエタノール(1 mL)がガラスチューブに添加され、全ての基質が溶解するまで40℃で撹拌された。この溶液に、パパイン(0.300 g)のリン酸緩衝液(2.2 mL)溶液を一時に注いだ。アラニン及びパパインの最終濃度は、各々0.7 M及び50 mg/mLであった。この混合物を40℃で6時間撹拌した。撹拌後の混合物を室温まで冷却し、遠心分離(7000 rpm、4℃、10分間)で沈殿させた。粗沈殿物を脱イオン水で2回洗浄し、凍結乾燥し、白色固体のオリゴペプチド0.071 gを得た。
(b) Synthesis of telechelic polyalanine (T-polyAla) by chemical enzyme synthesis method Alanine ethyl ester hydrochloride (0.645 g), the above-mentioned leucine initiator (0.080 g), phosphate buffer (2 mL, 1 M, pH 8.0) and Ethanol (1 mL) was added to the glass tube and stirred at 40 ° C. until all substrates were dissolved. A solution of papain (0.300 g) in phosphate buffer (2.2 mL) was poured into this solution at one time. The final concentrations of alanine and papain were 0.7 M and 50 mg / mL, respectively. The mixture was stirred at 40 ° C. for 6 hours. The stirred mixture was cooled to room temperature and precipitated by centrifugation (7000 rpm, 4 ° C., 10 minutes). The crude precipitate was washed twice with deionized water and lyophilized to give 0.071 g of a white solid oligopeptide.

(ii) ビス(アラニンエチルエステル)イニシエータを使用したテレケリック型ポリアラニンの合成
(a) ビス(アラニンエチルエステル)イニシエータの合成
ビス(アラニンエチルエステル)イニシエータを使用した合成は、200 mLのフラスコに、アラニンエチルエステル塩酸塩(4.76 g)、トリエチルアミン(9.2 mL)及びクロロホルム(100 mL)を加え、この混合溶液に、塩化スクシニル(1.7 mL)のクロロホルム(50 mL)溶液を、0℃、窒素雰囲気下滴下した。この混合液を0℃、2時間撹拌した後、水を添加し反応を停止させた。この混合物を水、1 M炭酸水素ナトリウム水溶液、塩水(brine)で洗浄した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥後、濃縮した。粗生成物が、ヘキサン/酢酸エチルで再結晶され、白色の針状結晶3.58 gを得た(収率76%)。
赤外吸収スペクトル及びNMRスペクトル測定並びに燃焼元素分析の結果は以下のとおりである。
Infrared(IR) (neat): ν = 3301, 2991, 1729, 1639, 1545, 1356, 1238, 1204,1168, 1020 cm-1. 1H NMR (500 MHz, CDCl3, 25 °C, ppm): δ6.66(s, 2H), 4.53 (m, 2H) 4.20 (q, J = 7.1 Hz, 4H), 2.57 (m, 4H), 1.40 (d,J = 7.1 Hz, 6H), 1.28 (t, J = 7.1 Hz, 6H). 13C NMR (125 MHz,CDCl3, 25 °C): δ 173.16, 171.73, 61.37, 48.18, 31.55, 17.97, 14.04.Anal. Calcd for C14H24N2O6: C, 53.15; H, 7.65; N, 8.86. Found: C, 53.08; H, 7.61; N, 8.85.
(ii) Synthesis of telechelic polyalanine using bis (alanine ethyl ester) initiator
(a) Synthesis of bis (alanine ethyl ester) initiator For synthesis using the bis (alanine ethyl ester) initiator, alanine ethyl ester hydrochloride (4.76 g), triethylamine (9.2 mL) and chloroform (100) are placed in a 200 mL flask. mL) was added, and a solution of succinyl chloride (1.7 mL) in chloroform (50 mL) was added dropwise to this mixed solution at 0 ° C. under a nitrogen atmosphere. After stirring this mixture at 0 ° C. for 2 hours, water was added to stop the reaction. The mixture was washed with water, 1 M aqueous sodium hydrogen carbonate solution and brine. The organic layer was dried over sodium sulfate and then concentrated. The crude product was recrystallized from hexane / ethyl acetate to give 3.58 g of white needle-like crystals (yield 76%).
The results of infrared absorption spectrum and NMR spectrum measurement and combustion elemental analysis are as follows.
Infrared (IR) (neat): ν = 3301, 2991, 1729, 1639, 1545, 1356, 1238, 1204, 1168, 1020 cm -1.1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 , 25 ° C, ppm): δ6.66 (s, 2H), 4.53 (m, 2H) 4.20 (q, J = 7.1 Hz, 4H), 2.57 (m, 4H), 1.40 (d, J = 7.1 Hz, 6H), 1.28 (t, J = 7.1 Hz, 6H). 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 , 25 ° C): δ 173.16, 171.73, 61.37, 48.18, 31.55, 17.97, 14.04.Anal. Calcd for C 14 H 24 N 2 O 6 : C, 53.15; H, 7.65; N, 8.86. Found: C, 53.08; H, 7.61; N, 8.85.

(b) 化学酵素合成法によるテレケリック型ポリアラニン(T-polyAla)の合成
10 mLのガラスチューブにアラニンエチルエステル塩酸塩(0.922 g)、上記ビス(アラニンエチルエステル)イニシエータ(0.190 g)、リン酸緩衝液(2.0 mL、1 M、pH 8.0)及びテトラヒドロフラン (1.0 mL)を加え、全ての基質が完全に溶解するまで40℃で撹拌した。パパイン(0.300 g)のリン酸緩衝液溶液(2.0 mL)を一時に注いだ。アラニンエチルエステルとパパインの最終濃度は、各々1 M及び50 mg/mLであった。この混合液を40℃で6時間撹拌した。撹拌後の混合物を室温まで冷却後、遠心分離(7000 rpm、4℃、10分間)で沈殿させた。粗生成物を脱イオン水及びメタノールで2回洗浄後、凍結乾燥し、白色粉末0.221 g(61%)を得た。
(b) Synthesis of telechelic polyalanine (T-polyAla) by chemical enzyme synthesis method
In a 10 mL glass tube, add alanine ethyl ester hydrochloride (0.922 g), the above bis (alanine ethyl ester) initiator (0.190 g), phosphate buffer (2.0 mL, 1 M, pH 8.0) and tetrahydrofuran (1.0 mL). In addition, the mixture was stirred at 40 ° C. until all substrates were completely dissolved. A phosphate buffer solution (2.0 mL) of papain (0.300 g) was poured at one time. The final concentrations of alanine ethyl ester and papain were 1 M and 50 mg / mL, respectively. The mixture was stirred at 40 ° C. for 6 hours. The stirred mixture was cooled to room temperature and then precipitated by centrifugation (7000 rpm, 4 ° C., 10 minutes). The crude product was washed twice with deionized water and methanol and then lyophilized to give 0.221 g (61%) of white powder.

(2) ライナー型(直鎖状)ポリアラニンの製造
ビス(アラニンエチルエステル)イニシエータのない条件以外、テレケリック型ポリアラニン(T-polyAla)と同様の方法を使用してライナー型(直鎖状)ポリアラニン(L-polyAla)を合成した。
(2) Production of liner type (linear) polyalanine Liner type (linear) using the same method as telechelic type polyalanine (T-polyAla) except that there is no bis (alanine ethyl ester) initiator. Polyalanine (L-polyAla) was synthesized.

(3) ポリアラニンの平均重合度と平均分子量の測定
製造されたL-polyAla及びT-polyAlaの平均分子量をNMR(Varian NMR System 500、Varian Medical Systems, Palo Alto, CA、米国)で測定し、算出したところ、L-polyAlaの平均重合度が5.8、平均分子量は531であり、T-polyAlaの平均重合度が5.9、平均分子量は593であった。
(3) Measurement of average degree of polymerization and average molecular weight of polyalanine The average molecular weight of the manufactured L-polyAla and T-polyAla was measured by NMR (Varian NMR System 500, Varian Medical Systems, Palo Alto, CA, USA). As a result of calculation, the average degree of polymerization of L-polyAla was 5.8 and the average molecular weight was 531 and the average degree of polymerization of T-polyAla was 5.9 and the average molecular weight was 593.

このようなのテレケリック型ポリアラニン(T-polyAla)の合成の実施例は例えば、Tsuchiya K.らの文献(Tsuchiya K.ら、Macromol. Biosci. 2016, 16, 1001-1008)に詳細に記載され、開示されており、この開示内容全体が本明細書中に引用によって取り込まれる。 Examples of such synthesis of telechelic polyalanine (T-polyAla) are described in detail in, for example, the literature of Tsuchiya K. et al. (Tsuchiya K. et al., Macromol. Biosci. 2016, 16, 1001-1008). It has been disclosed and the entire content of this disclosure is incorporated herein by reference.

3.改変クモ糸フィブロインタンパク質の製造と、polyAlaを配合したコンポジットフィルムの製造
改変クモ糸フィブロインタンパク質として、遺伝子組換えクモ糸シルクタンパク質(recombinant spider silk protein ADF3KaiLargeNRSH1;配列番号4、及び、ADF3Kai_noNR:配列番号:18)を公知の方法(特開2014-129639号公報)に従って製造し、コンポジット成形フィルムの製造に使用した。
3. 3. Production of modified spider silk fibroin protein and production of composite film containing polyAla As modified spider silk fibroin protein, recombinant spider silk protein ADF3KaiLargeNRSH1; SEQ ID NO: 4 and ADF3Kai_noNR: SEQ ID NO: 18 ) Was produced according to a known method (Japanese Patent Laid-Open No. 2014-129639) and used for producing a composite molded film.

上記の改変クモ糸フィブロインタンパク質を用い、上記天然カイコ・フィブロインタンパク質のコンポジットフィルムの製造と同様の方法で、改変クモ糸フィブロインタンパク質のコンポジットフィルムをキャスティング法で製造した。 Using the above-mentioned modified spider silk fibroin protein, a composite film of the modified spider silk fibroin protein was produced by a casting method in the same manner as in the production of the above-mentioned natural silk moth fibroin protein composite film.

4.コンポジットフィルムの張力変形試験
上記のコンポジットフィルムに対して、上記天然フィブロインタンパク質のコンポジットフィルムと同様の方法で、張力変形試験を実施した。
4. Tension deformation test of composite film A tension deformation test was carried out on the above composite film by the same method as that of the above natural fibroin protein composite film.

.延伸コンポジットフィルムの製造と張力変形試験
上記のシルク(天然フィブロインタンパク質又は改変フィブロインタンパク質)にpolyAla(L-polyAla又はT-polyAla)を配合させたコンポジットフィルムを使用して、以下の方法により延伸を負荷して製造した延伸コンポジットフィルムに対して張力変形試験を行った。
5 . Production of Stretched Composite Film and Tension Deformation Test Using a composite film in which polyAla (L-polyAla or T-polyAla) is mixed with the above silk (natural fibroin protein or modified fibroin protein), by the following method. A tension deformation test was performed on a stretched composite film produced by loading a stretch.

シルクのみ、T-polyAla配合シルク、及びL-polyAla配合シルクの3種が小片(3 mm x 15mm)に切断され、メタノールに5分間浸漬し、緩徐に手動一軸延伸機(IMC-1A11型、井元製作所)を用いて1.25、1.5、1.75又は2倍の長さまで延伸した( 各延伸率は、25%、50%、75%又は100%)。各延伸されたガラス製ペトリ皿上に両面テープで固定され、室温下、3時間、デシケータで真空乾燥した。各延伸フィルムを使用し、引張速度0.5 mm/min、25℃、相対湿度55~60%下、引張試験機( 小型卓上試験機 EZ Testシリーズ EZ-LX HS、島津製作所) によって、機械測定され、応力- 歪曲線より、最大張力、ひずみ( 限界延伸率)及び靭性が算定された。各測定は、5例ずつ実施され、平均値及び標準偏差を求めた。
Three types of silk, T-polyAla-blended silk, and L-polyAla-blended silk are cut into small pieces (3 mm x 15 mm), immersed in methanol for 5 minutes, and slowly manually uniaxially stretched (IMC-1A11 type, Imoto). It was stretched to 1.25, 1.5, 1.75 or 2 times the length using Mfg. Co., Ltd. (each stretch ratio is 25%, 50%, 75% or 100%). It was fixed on each stretched glass Petri dish with double-sided tape and vacuum dried in a desiccator at room temperature for 3 hours. Using each stretched film, mechanically measured by a tensile tester (small tabletop tester EZ Test series EZ-LX HS, Shimadzu Seisakusho) at a tensile speed of 0.5 mm / min, 25 ° C, and a relative humidity of 55-60%. , Maximum tension, strain (marginal draw ratio) and toughness were calculated from the stress-strain curve. Each measurement was performed in 5 cases, and the mean value and standard deviation were calculated.

6.広角X 線回折(WAXD) の測定
100%延伸された、シルクのみフィルム及びpolyAlaを含むフィルムの広角X線回折(WAXD)は、BL45XU型ビームライン(SPring-8、播磨)で実施された。
6. Wide-angle X-ray diffraction (WAXD) measurement
Wide-angle X-ray diffraction (WAXD) of 100 % stretched silk-only film and film containing polyAla was performed on a BL45XU beamline (SPring-8, Harima).

7.結果
(1)天然カイコ・フィブロインタンパク質のコンポジットフィルムに対する張力変形試験結果
天然カイコ・フィブロインタンパク質にライナー型ポリアラニン(L-polyAla)を5 wt%若しくは10 wt%又はテレケリック型ポリアラニン(T-polyAla)を1 wt%若しくは2.5 wt%配合して製造したフィルムの非延伸時の物理的特性の結果をそれぞれ表6、7及び図5に示した。
7. Results
(1) Tension deformation test results for the composite film of natural silk moth fibroin protein 5 wt% or 10 wt% of liner-type polyalanine (L-polyAla) or telechelic-type polyalanine (T-polyAla) was added to the natural silk moth fibroin protein. The results of unstretched physical properties of the film produced by blending 1 wt% or 2.5 wt% are shown in Tables 6, 7 and 5, respectively.

天然カイコ・フィブロインタンパク質にライナー型ポリアラニン(L-polyAla)を5wt%配合した場合、引張強度、ひずみ及び靭性の向上を認めた。 When 5 wt% of liner-type polyalanine (L-polyAla) was added to the natural silk moth fibroin protein, improvement in tensile strength, strain and toughness was observed.

Figure 0007088511000003
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Figure 0007088511000004
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(2) 天然カイコ(Bombyx mori)シルクフィブロインタンパク質と改変クモ糸フィブロインタンパク質を使用したコンポジットフィルムの物理的特性の比較
カイコシルクフィブロイン(Bombyx. mori fibroin)にL-polyAla 5 wt%又はT-polyAla 1wt%を配合したコンポジットフィルム(表3、5)、及び改変クモ糸タンパク質にL-polyAla 10 wt%又はT-polyAla 1wt%を配合したコンポジットフィルム(表4、6)について、張力変形測定を行い、その物理特性を比較した。
(2) Comparison of physical properties of composite film using natural silk moth (Bombyx mori) silk fibroin protein and modified spider silk fibroin protein L-polyAla 5 wt% or T-polyAla 1wt for silk moth silk fibroin (Bombyx. Mori fibroin) Tension deformation measurements were performed on the composite film containing% (Tables 3 and 5) and the composite film containing L-polyAla 10 wt% or T-polyAla 1 wt% in the modified spider silk protein (Tables 4 and 6). The physical properties were compared.

カイコシルクフィブロインにL-polyAla 5 wt%を配合した場合、コンポジットフィルムのひずみが11.1%、靭性が16.9%増加した。一方、改変クモ糸フィブロインタンパク質(ADF Kai-noNR)にT-polyAlaを1 wt%添加した場合、ひずみが66.8%、靭性が133%の増加を認め、顕著な物理特性の向上を示した。 When L-polyAla 5 wt% was added to silk moth silk fibroin, the strain of the composite film increased by 11.1% and the toughness increased by 16.9%. On the other hand, when 1 wt% of T-polyAla was added to the modified spider silk fibroin protein (ADF Kai-noNR), strain increased by 66.8% and toughness increased by 133%, showing a remarkable improvement in physical characteristics.

Figure 0007088511000005
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Figure 0007088511000006
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Figure 0007088511000007
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Figure 0007088511000008
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(3) 延伸を加えたコンポジットフィルムに対する張力変形試験結果
テレケリック型ポリアラニン(T-polyAla)を5% 配合して製造したコンポジットフィルムの製造工程で、延伸率0、25、50、75又は100%の延伸をさらに負荷して製造したコンポジットフィルムに対して張力変形試験を行った結果を図6 に示した。延伸操作を行うことにより、テレケリック型ポリアラニンを添加しないコンポジットフィルムと比較した引張強度、ひずみ及び靭性は、より明確な増加を示した(図6)。
(3 ) Tension deformation test results for stretched composite film In the manufacturing process of composite film manufactured by blending 5% of telechelic polyalanine (T-polyAla), the stretching ratio is 0, 25, 50, 75 or 100. FIG. 6 shows the results of a tension deformation test on a composite film produced by further loading% stretching . By performing the stretching operation, the tensile strength, strain and toughness were more clearly increased as compared with the composite film to which the telechelic polyalanine was not added (Fig. 6).

(4) 広角X線回折(WAXD)の測定結果
L-polyAla又はT-polyAlaを0、1、2.5、5又は10 wt%の割合で配合させたコンポジットフィルムを延伸率100%で延伸して製造した延伸コンポジットフィルムのWAXDの結果を、それぞれ図7 に示した。図7aはL-poyAlaを添加した場合、図7bは、T-polyAlaを添加した場合のWAXDの変化を表す。
(4) Wide-angle X-ray diffraction (WAXD) measurement results
WAXD results of a stretched composite film produced by stretching a composite film containing L-polyAla or T-polyAla at a ratio of 0, 1, 2.5, 5 or 10 wt% at a stretch ratio of 100%. Each is shown in FIG. FIG. 7a shows the change in WAXD when L-poyAla is added, and FIG. 7b shows the change in WAXD when T-polyAla is added.

シルクのみのフィルムは、ADF3のβシートに基づく結晶格子の(020), (210), (211)面に由来するピークを示す。それぞれの面間隔dは0.51, 0.45, および0.37 nmである。
T-、L-polyAも同様にβシート結晶に基づくピークを示すが、(210)面の面間隔dは0.43 nmであり、シルクのそれと異なっている。
The silk-only film shows peaks derived from the (020), (210), (211) planes of the crystal lattice based on the β sheet of ADF3. The interplanar spacing d is 0.51, 0.45, and 0.37 nm, respectively.
T- and L-polyA also show peaks based on β-sheet crystals, but the interplanar spacing d of the (210) plane is 0.43 nm, which is different from that of silk.

図7aは、延伸100%のフィルム間の比較として、L-polyAla添加量を変えて測定した。添加量が増えるに従い、L-polyAの、すべてのβ シートに基づくビーク強度が増加した。添加量が5%を超えると、ポリアラニンの(210)面のピークではなく、シルクの(210)面のピーク強度がさらに増加した。本結果は、L-polyAとシルクの、配列の構造上の類似性に起因して、L-polyAlaがシルクの結晶構造に影響を与えていることを示唆している。L-polyAlaによるシルクの結晶成長の促進が、フィルムの応力の向上につながっていると考えられる。
FIG. 7a was measured by changing the amount of L-polyAla added as a comparison between 100% stretched films. As the amount added increased, the beak strength of L-polyA based on all β sheets increased. When the addition amount exceeded 5%, the peak intensity of the (210) plane of silk was further increased instead of the peak of the (210) plane of polyalanine. This result suggests that L-polyAla affects the crystal structure of silk due to the structural similarity of the arrangement of L-polyA and silk. It is considered that the promotion of silk crystal growth by L-polyAla leads to the improvement of the stress of the film.

T-polyAlaを添加した場合のWAXDの変化を表す図7bでは、添加量を増やしていくと、ポリアラニンの全てのピーク強度が増加するものの、シルクの(210)面に基づくピークの強度について、顕著な変化は認められなかった。T-polyAlaは、そのテレケリック型の構造のために、シルクのβシートにほとんど影響を与えていないと考えられる。ポリアラニンが単独で結晶をつくり分散して存在するため、わずかな添加量でフィルムの靭性が向上すると思われる。 In FIG. 7b, which shows the change in WAXD when T-polyAla is added, the intensity of all peaks of polyalanine increases as the amount of addition is increased, but the intensity of the peak based on the (210) plane of silk is increased. No significant changes were observed. Due to its telechelic structure, T-polyAla is thought to have little effect on silk beta sheets. Since polyalanine alone forms crystals and is dispersed, it is considered that the toughness of the film is improved with a small amount of addition.

以上の結果において、改変クモ糸タンパク質に5 wt%のT-polyAlaを配合させたコンポジットフィルムのWAXDは、T-polyAla又はL-polyAlaの配合比率を増加させるに従い、結晶を示すピーク強度は増加した(図7a、b)。T-polyAla又はL-polyAlaがシルク中のβシート結晶の増加を促進し、これが物理的特性に影響を与えていると考えられる。 In the above results, the WAXD of the composite film in which 5 wt% T-polyAla was blended with the modified spider silk protein increased the peak intensity showing crystals as the blending ratio of T-polyAla or L-polyAla increased. (Figs. 7a and 7a, b). It is considered that T-polyAla or L-polyAla promotes the increase of β-sheet crystals in silk, which affects the physical properties.

コンポジット繊維組成物の製造と、その物理学的特性の評価
1.実験材料及び方法
以下に記載する試薬以外の試薬及び溶媒は、和光純薬工業株式会社(大阪)より購入し、使用した。タンパク質粉末(配列番号17)は、下記の方法により取得した。ドープ液を調製する前に、タンパク質粉末を真空下、100℃で2時間乾燥した。ドープ液の溶媒としてギ酸を用いた。1型卓上型の紡糸装置(Spiber株式会社、山形)で、同装置のマニュアルに従って紡糸した。紡糸された繊維の直径、引張応力、引張歪み(ひずみ)、靭性が確認された。直径は、ニコン社製(東京)ECLIPSE LV100NDで測定した。応力と歪率は、INSTRON(東京)で測定し、評価した。靭性は、ブルーヒル・ソフトウェア(INSTRON、東京)を使用して計算した。
Production of composite fiber composition and evaluation of its physical properties 1. Experimental Materials and Methods Reagents and solvents other than the reagents described below were purchased from Wako Pure Chemical Industries, Ltd. (Osaka) and used. The protein powder (SEQ ID NO: 17) was obtained by the following method. Prior to preparing the dope, the protein powder was dried under vacuum at 100 ° C. for 2 hours. Formic acid was used as the solvent for the dope solution. Spinning was performed with a type 1 tabletop spinning device (Spiber Inc., Yamagata) according to the manual of the device. The diameter, tensile stress, tensile strain (strain), and toughness of the spun fiber were confirmed. The diameter was measured with ECLIPSE LV100ND manufactured by Nikon Corporation (Tokyo). Stress and strain were measured and evaluated at INSTRON (Tokyo). Toughness was calculated using Bluehill Software (INSTRON, Tokyo).

2.クモ糸タンパク質(PRT799)の製造
(クモ糸タンパク質をコードする遺伝子の合成、及び発現ベクターの構築)
ネフィラ・クラビペス(Nephila clavipes)由来のフィブロイン(GenBankアクセッション番号:P46804.1、GI:1174415)の塩基配列及びアミノ酸配列に基づき、配列番号17で示されるアミノ酸配列を有するクモ糸タンパク質(以下、「PRT799」ともいう。)を設計した。
2. 2. Production of spider silk protein (PRT799) (synthesis of gene encoding spider silk protein and construction of expression vector)
Based on the nucleotide sequence and amino acid sequence of fibroin (GenBank accession number: P4684.1, GI: 11744415) derived from Nephila clavipes, a spider silk protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 17 (hereinafter, "" Also called "PRT799") was designed.

配列番号17で示されるアミノ酸配列は、配列番号15で示されるアミノ酸配列中に存在する20個のドメイン配列の領域(但し、当該領域のC末端側の数アミノ酸残基が置換されている。)を4回繰り返した配列のC末端にHisタグが付加されたアミノ酸配列に対し、N末端に配列番号21で示されるアミノ酸配列(Hisタグを含む)を付加したものである。 The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 17 is a region of 20 domain sequences existing in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 15 (however, several amino acid residues on the C-terminal side of the region are substituted). The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 21 (including the His tag) is added to the N-terminal to the amino acid sequence in which the His tag is added to the C-terminal of the sequence obtained by repeating the above four times.

設計したPRT799をコードする核酸を合成した。当該核酸には、5’末端にNdeIサイト及び終止コドン下流にEcoRIサイトを付加した。当該核酸をクローニングベクター(pUC118)にクローニングした。その後、同核酸をNdeI及びEcoRIで制限酵素処理して切り出した後、タンパク質発現ベクターpET-22b(+)に組換えて発現ベクターを得た。 Nucleic acid encoding the designed PRT799 was synthesized. An NdeI site was added to the nucleic acid at the 5'end and an EcoRI site was added downstream of the stop codon. The nucleic acid was cloned into a cloning vector (pUC118). Then, the nucleic acid was cut out by restriction enzyme treatment with NdeI and EcoRI, and then recombinant into the protein expression vector pET-22b (+) to obtain an expression vector.

得られたpET22b(+)発現ベクターによって、大腸菌BLR(DE3)を形質転換した。当該形質転換大腸菌を、アンピシリンを含む2mLのLB培地で15時間培養した。当該培養液を、アンピシリンを含む100mLのシード培養用培地(表7)OD600が0.005となるように添加した。培養液温度を30℃に保ち、OD600が5になるまで約15時間、フラスコ培養を行って、シード培養液を得た。 Escherichia coli BLR (DE3) was transformed with the obtained pET22b (+) expression vector. The transformed E. coli was cultured in 2 mL of LB medium containing ampicillin for 15 hours. The culture solution was added so that 100 mL of the seed culture medium containing ampicillin (Table 7) had an OD600 of 0.005. The culture solution temperature was kept at 30 ° C., and flask culture was carried out for about 15 hours until the OD600 reached 5, to obtain a seed culture solution.

Figure 0007088511000009
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当該シード培養液を500mlの生産培地(下記表8)添加したジャーファーメンターにOD600が0.05となるように添加した。培養液温度を37℃に保ち、pH6.9で一定に制御して培養した。また培養液中の溶存酸素濃度を、溶存酸素飽和濃度の20%に維持した。 The seed culture solution was added to the jar fermenter to which 500 ml of the production medium (Table 8 below) was added so that the OD600 was 0.05. The temperature of the culture solution was kept at 37 ° C., and the culture was controlled at a constant pH of 6.9. Further, the dissolved oxygen concentration in the culture solution was maintained at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration.

Figure 0007088511000010
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生産培地中のグルコースが完全に消費された直後に、フィード液(グルコース455g/1L、Yeast Extract 120g/1L)を1mL/分の速度で添加した。培養液温度を37℃に保ち、pH6.9で一定に制御して培養した。培養液中の溶存酸素濃度を、溶存酸素飽和濃度の20%に維持しながら、20時間培養を行った。その後、1Mのイソプロピル-β-チオガラクトピラノシド(IPTG)を培養液に対して終濃度1mMになるよう添加し、PRT799を発現誘導させた。IPTG添加後20時間経過した時点で、培養液を遠心分離し、菌体を回収した。IPTG添加前とIPTG添加後の培養液から調製した菌体を用いてSDS-PAGEを行い、IPTG添加に依存したPRT799に相当するサイズのバンドの出現により、PRT799の発現を確認した。 Immediately after the glucose in the production medium was completely consumed, the feed solution (glucose 455 g / 1 L, Yeast Extract 120 g / 1 L) was added at a rate of 1 mL / min. The temperature of the culture solution was kept at 37 ° C., and the culture was controlled at a constant pH of 6.9. The culture was carried out for 20 hours while maintaining the dissolved oxygen concentration in the culture solution at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration. Then, 1 M of isopropyl-β-thiogalactopyranoside (IPTG) was added to the culture medium to a final concentration of 1 mM to induce the expression of PRT799. Twenty hours after the addition of IPTG, the culture broth was centrifuged and the cells were collected. SDS-PAGE was performed using cells prepared from the culture broth before and after the addition of IPTG, and the expression of PRT799 was confirmed by the appearance of a band having a size corresponding to PRT799 depending on the addition of IPTG.

(クモ糸タンパク質の精製)
IPTGを添加してから2時間後に回収した菌体を20mM Tris-HCl buffer(pH7.4)で洗浄した。洗浄後の菌体を約1mMのPMSFを含む20mM Tris-HCl緩衝液(pH7.4)に懸濁させ、高圧ホモジナイザー(GEA Niro Soavi社)で細胞を破砕した。破砕した細胞を遠心分離し、沈殿物を得た。得られた沈殿物を、高純度になるまで20mM Tris-HCl緩衝液(pH7.4)で洗浄した。洗浄後の沈殿物を100mg/mLの濃度になるように8M グアニジン緩衝液(8M グアニジン塩酸塩、10mM リン酸二水素ナトリウム、20mM NaCl、1mM Tris-HCl、pH7.0)で懸濁し、60℃で30分間、スターラーで撹拌し、溶解させた。溶解後、透析チューブ(三光純薬株式会社製のセルロースチューブ36/32)を用いて水で透析を行った。透析後に得られた白色の凝集タンパク質(PRT799)を遠心分離により回収した。回収した凝集タンパク質から凍結乾燥機で水分を除き、PRT799の凍結乾燥粉末を得た。
(Purification of spider silk protein)
The cells recovered 2 hours after the addition of IPTG were washed with 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4). The washed cells were suspended in 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4) containing about 1 mM PMSF, and the cells were disrupted with a high-pressure homogenizer (GEA Niro Soavi). The crushed cells were centrifuged to obtain a precipitate. The resulting precipitate was washed with 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4) until high purity. The washed precipitate was suspended in 8M guanidine buffer (8M guanidine hydrochloride, 10 mM sodium dihydrogen phosphate, 20 mM NaCl, 1 mM Tris-HCl, pH 7.0) to a concentration of 100 mg / mL at 60 ° C. Stir with a stirrer for 30 minutes to dissolve. After dissolution, dialysis was performed with water using a dialysis tube (cellulose tube 36/32 manufactured by Sanko Junyaku Co., Ltd.). The white aggregate protein (PRT799) obtained after dialysis was recovered by centrifugation. Moisture was removed from the recovered aggregated protein with a lyophilizer to obtain a lyophilized powder of PRT799.

得られた凍結乾燥粉末におけるPRT799の精製度は、粉末のポリアクリルアミドゲル電気泳動の結果をTotallab(nonlinear dynamics ltd.)を用いて画像解析することにより確認した。その結果、PRT799の精製度は約85%であった。 The degree of purification of PRT799 in the obtained freeze-dried powder was confirmed by image analysis of the results of polyacrylamide gel electrophoresis of the powder using Totallab (nonliner dynamics ltd.). As a result, the degree of purification of PRT799 was about 85%.

上記の方法で製造された改変クモ糸タンパク質(PRT799、配列番号17)を下記の実験に使用した。 The modified spider silk protein (PRT799, SEQ ID NO: 17) produced by the above method was used in the following experiment.

3.実験方法
(1)ドープ液の調製(L-polyAla及びT-polyAla非添加)
上記のタンパク質粉末を使用した。正確に3.6gの乾燥した粉末を秤量し、透明のバイアルに採取した。ギ酸11.1gをバイアルに添加し、40℃で終夜撹拌し、透明の深黄色の液体を得た。このドープ液においてタンパク質濃度は24 wt%である。
3. 3. Experimental method (1) Preparation of dope solution (without L-polyAla and T-polyAla)
The above protein powder was used. Exactly 3.6 g of dry powder was weighed and collected in clear vials. 11.1 g of formic acid was added to the vial and stirred at 40 ° C. overnight to give a clear, deep yellow liquid. The protein concentration in this dope is 24 wt%.

(2)L-polyAla又はT-polyAlaを添加したドープ液の調製
polyAla (L-polyAla又はT-polyAla)の0.036g (上記タンパク質粉末に対して1 wt%)をバイアルに採取し、ギ酸(11.364g)を添加し、40℃で1~2時間撹拌して溶解した。透明の液体を得た後、タンパク質粉末(3.6g)を添加した。タンパク質粉末が完全に溶解するまで、40℃で激しく撹拌した(通常8~12時間)。このドープ液においてタンパク質濃度は、24wt%である。
(2) Preparation of dope solution to which L-polyAla or T-polyAla is added
Take 0.036 g (1 wt% of the above protein powder) of polyAla (L-polyAla or T-polyAla) in a vial, add formic acid (11.364 g), and dissolve by stirring at 40 ° C for 1-2 hours. did. After obtaining a clear liquid, protein powder (3.6 g) was added. Stir vigorously at 40 ° C. (usually 8-12 hours) until the protein powder was completely dissolved. The protein concentration in this dope is 24 wt%.

(3)紡糸方法
上記の卓上型紡糸装置を用い、紡糸した(図4参照)。その条件を表9と表10に示した。バス1には100%エタノール、バス2及び3には100%メタノール、バス4には水(水道水)を入れ、バス5、6は空の状態で紡糸した。紡糸した繊維は、バス4のみで延伸された。
(3) Spinning method Spinning was performed using the above tabletop spinning device (see FIG. 4). The conditions are shown in Tables 9 and 10. Bath 1 was filled with 100% ethanol, baths 2 and 3 were filled with 100% methanol, bath 4 was filled with water (tap water), and buses 5 and 6 were spun in an empty state. The spun fibers were stretched only in bath 4.

Figure 0007088511000011
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Figure 0007088511000012
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(4)コンポジット繊維組成物の物理学的特性の評価
バスドラフトにおける射出速度に対する引張速度の割合が0.6又は0.5であり、各引張速度割合で洗浄水バス中の引張速度が7.0倍又は7.8倍で紡糸した場合における繊維の直径、引張強度、ひずみ、靭性、引張応力の標準偏差及び引張歪(ひずみ)の標準偏差をそれぞれ表11及び12に示した。

Figure 0007088511000013
Figure 0007088511000014
(4) Evaluation of physical properties of composite fiber composition The ratio of the tensile speed to the injection speed in the bath draft is 0.6 or 0.5, and the tensile speed in the washing water bath is 7.0 times or 7.8 times at each tensile speed ratio. Tables 11 and 12 show the standard deviations of fiber diameter, tensile strength, strain, toughness, tensile stress and tensile strain (strain) in the case of spinning, respectively.
Figure 0007088511000013
Figure 0007088511000014

バスドラフトにおける引張速度割合(繊維の引張速度/ドープ液射出速度)が小さい程、凝集時間は長くなり、より繊維の凝集が強くなる。上記の結果は、引張速度割合が0.6及び0.5のいずれにおいてもL-polyAla又はT-polyAlaをそれぞれ1%配合したコンポジット繊維は、引張強度、ひずみ及び靭性が向上した。また、洗浄水中での引張速度が7.8倍の場合、表11及び12のいずれにおいても、polyAlaを添加しないコントロール群では、紡糸中に繊維が破断した。これらの結果は、L-polyAla又はT-polyAlaをフィブロイン由来タンパク質に配合させることにより、コンポジット繊維の物理的特性を向上させることを示すものである。 The smaller the tensile rate ratio (fiber tensile rate / dope solution injection rate) in the bath draft, the longer the agglomeration time and the stronger the agglomeration of the fibers. The above results show that the composite fiber containing 1% of L-polyAla or T-polyAla, respectively, at both the tensile speed ratios of 0.6 and 0.5, improved the tensile strength, strain and toughness. Further, when the tensile speed in the washing water was 7.8 times, the fibers were broken during spinning in the control group to which polyAla was not added in both Tables 11 and 12. These results indicate that the addition of L-polyAla or T-polyAla to a fibroin-derived protein improves the physical properties of the composite fiber.

<総括>
上記で認められた結果は、天然フィブロインタンパク質、又は、人工的に改変され製造されたフィブロイン由来タンパク質のいずれに対しても、βシート構造を有するL-poyAla又はT-polyAlaなどのポリペプチド又はポリアミノ酸を配合させて、コンポジット成形組成物を作成することにより、引張張力、最大引張限界率及び靭性等の物理的特性を向上させることができることを示すものである。また、このコンポジット成形組成物の物理特性の向上は、使用するフィブロイン由来タンパク質の種類によって、最適な特性をもたらすには、βシート構造を有するポリペプチド又はポリアミノ酸の種類が異なることを示すものであった。さらに、引張張力、最大引張限界率及び靭性等の各物理的特性に対して、それぞれ至適な特性をもたらす配合量が相違することを示した。
<Summary>
The results observed above are for either a natural fibroin protein or an artificially modified and produced fibroin-derived protein, a polypeptide or poly such as L-poyAla or T-polyAla with a β-sheet structure. It shows that physical properties such as tensile tension, maximum tensile limit rate and toughness can be improved by blending amino acids to prepare a composite molding composition. Further, the improvement of the physical characteristics of this composite molding composition indicates that the type of polypeptide or polyamino acid having a β-sheet structure differs depending on the type of fibroin-derived protein used in order to bring about the optimum characteristics. there were. Furthermore, it was shown that the blending amounts that bring about the optimum properties differ for each physical property such as tensile tension, maximum tensile limit rate, and toughness.

本結果は、コンポジット成形組成物の所望とする特性に応じて、使用する原料、及び、配合量を変化させることにより、物理的特性が向上したコンポジット成形組成物を取得できることを示すものであった。 This result shows that a composite molding composition having improved physical properties can be obtained by changing the raw materials used and the blending amount according to the desired properties of the composite molding composition. ..

また、天然のアミノ酸によって構成されるポリペプチド又はポリアミノ酸以外にも、これらの天然のアミノ酸由来以外のβシート構造を有するポリマーをフィブロイン由来タンパク質に配合させることにより、本発明のコンポジット成形組成物の製造に使用してもよい。 Further, in addition to the polypeptide composed of natural amino acids or polyamino acids, a polymer having a β-sheet structure other than those derived from these natural amino acids is blended with a fibroin-derived protein to form the composite molding composition of the present invention. It may be used for manufacturing.

Claims (38)

フィブロイン由来タンパク質と、βシート構造を有するポリアミノ酸とを含み、前記ポリアミノ酸が1種又は2~5種のアミノ酸の共重合体からなることを特徴とする、組成物。 A composition comprising a fibroin-derived protein and a polyamino acid having a β-sheet structure, wherein the polyamino acid comprises a copolymer of one or two to five amino acids. 前記ポリアミノ酸の重合度が、5~50の範囲であることを特徴とする、請求項1に記載の組成物。 The composition according to claim 1, wherein the degree of polymerization of the polyamino acid is in the range of 5 to 50. 前記ポリアミノ酸の配合割合が、1~10.0%の範囲であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の組成物。 The composition according to claim 1 or 2, wherein the compounding ratio of the polyamino acid is in the range of 1 to 10.0%. 前記組成物がコンポジット成形組成物であって、フィブロイン由来タンパク質にβシート構造を有するポリアミノ酸が配合され、成形されていることを特徴とする、請求項1~3のいずれか1項に記載の組成物。 The invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the composition is a composite molding composition, wherein a polyamino acid having a β-sheet structure is blended with a fibroin-derived protein and molded. Composition. 前記コンポジット成形組成物は、前記ポリアミノ酸由来のβシート構造が保持されていることを特徴とする、請求項4に記載のコンポジット成形組成物。 The composite molding composition according to claim 4, wherein the composite molding composition retains a β-sheet structure derived from the polyamino acid. 前記コンポジット成形組成物は、コンポジット繊維、コンポジットフィルム、コンポジットゲル又はコンポジットモールド成形体から選択されることを特徴とする、請求項4又は5に記載のコンポジット成形組成物。 The composite molding composition according to claim 4 or 5, wherein the composite molding composition is selected from a composite fiber, a composite film, a composite gel, or a composite molded body. フィブロイン由来タンパク質にβシート構造を有するポリアミノ酸が配合されたコンポジット成形組成物であって、
前記ポリアミノ酸が1種又は2~5種のアミノ酸の共重合体からなり、
前記コンポジット成形組成物は、コンポジット繊維、コンポジットフィルム、コンポジットゲルから選択され、
(i) フィブロイン由来タンパク質と、βシート構造を有するポリアミノ酸とを溶解したドープ液を調製するステップ、
(ii) 前記ドープ液よりコンポジット成形組成物を成形するステップ、
を含む製造方法で製造されることを特徴とする、コンポジット成形組成物。
A composite molding composition in which a polyamino acid having a β-sheet structure is blended with a fibroin-derived protein.
The polyamino acid is composed of a copolymer of 1 type or 2 to 5 types of amino acids.
The composite molding composition is selected from composite fibers, composite films, and composite gels.
(i) Steps to prepare a dope solution in which a fibroin-derived protein and a polyamino acid having a β-sheet structure are dissolved.
(ii) A step of molding a composite molding composition from the dope solution,
A composite molded composition, characterized in that it is manufactured by a manufacturing method comprising.
前記ポリアミノ酸の重合度が、5~50の範囲であることを特徴とする、請求項7に記載のコンポジット成形組成物。 The composite molding composition according to claim 7, wherein the degree of polymerization of the polyamino acid is in the range of 5 to 50. 前記ポリアミノ酸の配合割合が、1~10.0%の範囲であることを特徴とする、請求項7又は8に記載のコンポジット成形組成物。 The composite molding composition according to claim 7 or 8, wherein the compounding ratio of the polyamino acid is in the range of 1 to 10.0%. 延伸コンポジット成形組成物であって、該延伸コンポジット成形組成物は、コンポジット繊維又はコンポジットフィルムから選択され、
請求項7に記載のステップ(i)、(ii)に加えて、さらに、
(iii) 前記(ii)で得られたコンポジット成形組成物を溶媒中で延伸し、乾燥するステップ、
を含む製造方法で製造されることを特徴とする、延伸コンポジット成形組成物。
A stretched composite molding composition, wherein the stretched composite molding composition is selected from composite fibers or composite films.
In addition to steps (i) and (ii) according to claim 7, further
(iii) The step of stretching the composite molding composition obtained in (ii) above in a solvent and drying it.
A stretched composite molded composition, which is produced by a production method comprising.
コンポジット成形組成物であって、前記コンポジット成形組成物は、コンポジットモールド成形体であって、
(i) フィブロイン由来タンパク質と、βシート構造を有するポリアミノ酸とを混合し、混合物を調製するステップ、
(ii) 前記混合物に圧力を負荷し、加熱するステップ、
を含む製造方法で製造されるモールド成形体であり、
前記ポリアミノ酸が1種又は2~5種のアミノ酸の共重合体からなることを特徴とする、コンポジット成形組成物。
A composite molded composition, wherein the composite molded composition is a composite molded body.
(i) A step of mixing a fibroin-derived protein with a polyamino acid having a β-sheet structure to prepare a mixture.
(ii) The step of applying pressure to the mixture and heating it,
It is a molded body manufactured by a manufacturing method including
A composite molding composition, wherein the polyamino acid comprises a copolymer of one or two to five amino acids.
前記ポリアミノ酸の重合度が、5~50の範囲であることを特徴とする、請求項11に記載のコンポジット成形組成物。 The composite molding composition according to claim 11, wherein the degree of polymerization of the polyamino acid is in the range of 5 to 50. 前記ポリアミノ酸の配合割合が、1~10.0%の範囲であることを特徴とする、請求項11又は12に記載のコンポジット成形組成物。 The composite molding composition according to claim 11 or 12, wherein the compounding ratio of the polyamino acid is in the range of 1 to 10.0%. 前記フィブロイン由来タンパク質が、
(i) 天然のフィブロイン由来タンパク質、及び/又は、
(ii) 改変されたフィブロイン由来タンパク質
から選択されることを特徴とする請求項4~13のいずれか1項に記載のコンポジット成形組成物。
The fibroin-derived protein
(i) Natural fibroin-derived protein and / or
(ii) The composite molding composition according to any one of claims 4 to 13, which is selected from modified fibroin-derived proteins.
前記天然のフィブロイン由来タンパク質が、絹フィブロイン由来のシルクタンパク質(シルクフィブロインタンパク質)、クモ糸フィブロイン由来のクモ糸タンパク質(クモ糸フィブロインタンパク質)、及びホーネットシルクフィブロイン由来のホーネットシルクタンパク質からなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする、請求項14に記載のコンポジット成形組成物。 The natural fibroin-derived protein is selected from the group consisting of silk fibroin-derived silk protein (silk fibroin protein), spider silk fibroin-derived spider silk protein (spider silk fibroin protein), and hornet silk fibroin-derived hornet silk protein. The composite molding composition according to claim 14, wherein the silk composition is at least one kind. 前記改変されたフィブロイン由来タンパク質が、下記式(I)で表されるドメイン配列を含む改変されたフィブロイン由来タンパク質であることを特徴とする、請求項14に記載のコンポジット成形組成物;
Figure 0007088511000015
ただし、前記ドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、少なくともREP中の1又は複数のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されており、グリシン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有する、改変フィブロインタンパク質:
[式I中、
(A)nモチーフは2~20アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示し、かつ、
(A)nモチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数が40%以上であり、
REPは2~200アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示し、
mは2~300の整数であり、
複数存在する(A)nモチーフは、相互に同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよく、
複数存在するREPは、相互に同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい]。
The composite molding composition according to claim 14, wherein the modified fibroin-derived protein is a modified fibroin-derived protein containing a domain sequence represented by the following formula (I).
Figure 0007088511000015
However, in the domain sequence, at least one or more glycine residues in REP are replaced with different amino acid residues as compared with naturally occurring fibroin, and the content of glycine residues is reduced. Modified fibroin protein with sequence:
[In Formula I,
(A) The n motif indicates an amino acid sequence composed of 2 to 20 amino acid residues, and
(A) The number of alanine residues is 40% or more of the total number of amino acid residues in the n motif.
REP shows an amino acid sequence consisting of 2 to 200 amino acid residues.
m is an integer from 2 to 300
Multiple (A) n motifs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences.
A plurality of REPs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences.]
請求項16に記載の前記改変されたフィブロイン由来タンパク質において、前記ドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、REP中のGGX及びGPGXX(ただし、Xはグリシン以外のアミノ酸残基を表す。)から選ばれる少なくとも1つのモチーフ配列において、少なくとも1又は複数の当該モチーフ配列中の1つのグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有し、かつグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたモチーフ配列の割合が、全モチーフ配列に対して、10%以上であることを特徴とする、コンポジット成形組成物。 In the modified fibroin-derived protein of claim 16, the domain sequence is GGX and GPGXX in REP as compared to naturally occurring fibroin (where X represents an amino acid residue other than glycine). In at least one motif sequence selected from, the glycine residue has an amino acid sequence corresponding to the substitution of one glycine residue in at least one or more of the motif sequences with another amino acid residue, and the glycine residue is A composite molding composition, wherein the proportion of the motif sequence substituted with another amino acid residue is 10% or more with respect to the total motif sequence. 請求項16又は17に記載の前記改変されたフィブロイン由来タンパク質において、N末端側からC末端側に向かって、隣り合う2つの[(A)nモチーフ-REP]ユニットのREPのアミノ酸残基数を順次比較して、アミノ酸残基数が少ないREPのアミノ酸残基数を1としてとき、他方のREPのアミノ酸残基数の比が2~3.5となる前記隣り合う2つの[(A)nモチーフ-REP]ユニットのアミノ酸残基数を足し合わせた合計値をxとし、前記ドメイン配列の総アミノ酸残基数をyとしたときに、x/y(%)の最大値が20%以上であることを特徴とする、コンポジット成形組成物。 In the modified fibroin-derived protein according to claim 16 or 17, the number of amino acid residues of REP of two adjacent [(A) n motif-REP] units from the N-terminal side to the C-terminal side is determined. When the number of amino acid residues of a REP having a small number of amino acid residues is set to 1, the ratio of the number of amino acid residues of the other REP is 2 to 3.5. When the total value of the sum of the number of amino acid residues of the motif-REP] unit is x and the total number of amino acid residues of the domain sequence is y, the maximum value of x / y (%) is 20% or more. A composite molding composition, characterized in that it is present. 前記式(I)で表される改変されたフィブロイン由来タンパク質が、配列番号14~19で表されるアミノ酸配列を有する改変されたフィブロイン由来タンパク質であることを特徴とする、請求項16~18のいずれか1項に記載のコンポジット成形組成物。 The modified fibroin-derived protein represented by the formula (I) is a modified fibroin-derived protein having an amino acid sequence represented by SEQ ID NOs: 14 to 19. The composite molding composition according to any one item. 前記フィブロイン由来タンパク質が、請求項14~19のいずれか1項に記載のフィブロイン由来タンパク質のアミノ酸配列に対して80%以上の相同性を有するフィブロイン由来タンパク質であることを特徴とする、コンポジット成形組成物。 The composite molding composition is characterized in that the fibroin-derived protein is a fibroin-derived protein having 80% or more homology with the amino acid sequence of the fibroin-derived protein according to any one of claims 14 to 19. thing. 前記βシート構造を有するポリアミノ酸がポリアラニンであることを特徴とする、請求項4~20のいずれか1項に記載のコンポジット成形組成物。 The composite molding composition according to any one of claims 4 to 20, wherein the polyamino acid having a β-sheet structure is polyalanine. 前記ポリアラニンが、ライナー型ポリアラニン又はテレケリック型ポリアラニンから選択されることを特徴とする、請求項21に記載のコンポジット成形組成物。 The composite molding composition according to claim 21, wherein the polyalanine is selected from liner-type polyalanine or telechelic-type polyalanine. フィブロイン由来タンパク質にβシート構造を有するポリアミノ酸が配合された、コンポジット繊維、コンポジットフィルム、コンポジットゲルから選択されるコンポジット成形組成物の製造方法であって、
(i) フィブロイン由来タンパク質と、βシート構造を有するポリアミノ酸を溶解したドープ液を調製するステップ、
(ii) 前記ドープ液を紡糸又は延伸することにより前記コンポジット成形組成物を製造するステップ、
を含み、
前記ポリアミノ酸が1種又は2~5種のアミノ酸の共重合体からなることを特徴とする、製造方法。
A method for producing a composite molding composition selected from composite fibers, composite films, and composite gels, in which a polyamino acid having a β-sheet structure is blended with a fibroin-derived protein.
(i) Preparation of a dope solution in which a fibroin-derived protein and a polyamino acid having a β-sheet structure are dissolved,
(ii) A step of producing the composite molding composition by spinning or stretching the dope solution.
Including
A production method, wherein the polyamino acid is composed of a copolymer of 1 type or 2 to 5 types of amino acids.
前記ポリアミノ酸の重合度が、5~50の範囲であることを特徴とする、請求項23に記載の製造方法。 The production method according to claim 23, wherein the degree of polymerization of the polyamino acid is in the range of 5 to 50. 前記ポリアミノ酸の配合割合が、1~10.0%の範囲であることを特徴とする、請求項23又は24に記載の製造方法。 The production method according to claim 23 or 24, wherein the compounding ratio of the polyamino acid is in the range of 1 to 10.0%. フィブロイン由来タンパク質にβシート構造を有するポリアミノ酸が配合された、コンポジットモールド成形体の製造方法であって、
(i) 粉状のフィブロイン由来タンパク質と、粉状のβシート構造を有するポリアミノ酸とを混合し、混合体を調製するステップ、
(ii) 前記混合体に圧力を負荷し、加熱するステップ、
を含み、
前記ポリアミノ酸が1種又は2~5種のアミノ酸の共重合体からなることを特徴とする、製造方法。
A method for producing a composite molded product in which a polyamino acid having a β-sheet structure is blended with a fibroin-derived protein.
(i) A step of mixing a powdery fibroin-derived protein with a polyamino acid having a powdery β-sheet structure to prepare a mixture.
(ii) The step of applying pressure to the mixture and heating it,
Including
A production method, wherein the polyamino acid is composed of a copolymer of 1 type or 2 to 5 types of amino acids.
前記ポリアミノ酸の重合度が、5~50の範囲であることを特徴とする、請求項23に記載の製造方法。 The production method according to claim 23, wherein the degree of polymerization of the polyamino acid is in the range of 5 to 50. 前記ポリアミノ酸の配合割合が、1~10.0%の範囲であることを特徴とする、請求項26又は27に記載の製造方法。 The production method according to claim 26 or 27, wherein the compounding ratio of the polyamino acid is in the range of 1 to 10.0%. 伸コンポジット成形組成物の製造方法であって、
(i) 請求項23~28のいずれか1項に記載の製造方法で製造されたコンポジット成形組成物を溶媒中で延伸するステップ、及び、
(ii) 延伸されたコンポジット成形組成物を乾燥させるステップ、
を含むことを特徴とする、製造方法。
A method for producing a stretched composite molded composition.
(i) A step of stretching the composite molding composition produced by the production method according to any one of claims 23 to 28 in a solvent, and
(ii) A step of drying the stretched composite molded composition,
A manufacturing method comprising:
前記フィブロイン由来タンパク質が、
(i) 天然のフィブロイン由来タンパク質、及び/又は、
(ii) 改変されたフィブロイン由来タンパク質
から選択されることを特徴とする請求項23~29のいずれか1項に記載の製造方法。
The fibroin-derived protein
(i) Natural fibroin-derived protein and / or
(ii) The production method according to any one of claims 23 to 29, which is selected from modified fibroin-derived proteins.
前記天然のフィブロイン由来タンパク質が、絹フィブロイン由来のシルクタンパク質(シルクフィブロインタンパク質)、クモ糸フィブロイン由来のクモ糸タンパク質(クモ糸フィブロインタンパク質)、及びホーネットシルクフィブロイン由来のホーネットシルクタンパク質からなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする、請求項30に記載の製造方法。 The natural fibroin-derived protein is selected from the group consisting of silk fibroin-derived silk protein (silk fibroin protein), spider silk fibroin-derived spider silk protein (spider silk fibroin protein), and hornet silk fibroin-derived hornet silk protein. 30. The production method according to claim 30, wherein the silk is at least one kind. 前記βシート構造を有するポリアミノ酸がポリアラニンであることを特徴とする、請求項23~31のいずれか1項に記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 23 to 31, wherein the polyamino acid having a β-sheet structure is polyalanine. 前記ポリアラニンが、ライナー型ポリアラニン又はテレケリック型ポリアラニンから選択されることを特徴とする、請求項32に記載の製造方法。 32. The production method according to claim 32, wherein the polyalanine is selected from liner-type polyalanine or telechelic-type polyalanine. フィブロイン由来タンパク質に、βシート構造を有するポリアミノ酸を配合させ、
前記ポリアミノ酸が1種又は2~5種のアミノ酸の共重合体からなることを特徴とする、コンポジット成形組成物の物理的特性を向上させる方法。
A fibroin-derived protein is mixed with a polyamino acid having a β-sheet structure.
A method for improving the physical properties of a composite molding composition, wherein the polyamino acid comprises a copolymer of one or two to five amino acids.
前記ポリアミノ酸の重合度が、5~50の範囲であることを特徴とする、請求項34に記載の方法。 34. The method of claim 34, wherein the degree of polymerization of the polyamino acid is in the range of 5 to 50. 前記ポリアミノ酸の配合割合が、1~10.0%の範囲であることを特徴とする、請求項34又は35に記載の方法。 The method according to claim 34 or 35, wherein the compounding ratio of the polyamino acid is in the range of 1 to 10.0%. 請求項34~36のいずれか1項に記載の方法に、さらに、前記コンポジット成形組成物を溶媒中で延伸後、乾燥させることを特徴とする、コンポジット成形組成物の物理的特性を向上させる方法。 A method for improving the physical properties of a composite molding composition, which comprises the method according to any one of claims 34 to 36, further comprising stretching the composite molding composition in a solvent and then drying it. .. 前記物理的特性の向上が、引張強度の増加、ひずみの増加及び/又は靭性の増加であることを特徴とする、請求項34~37のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 34 to 37, wherein the improvement in physical properties is an increase in tensile strength, an increase in strain and / or an increase in toughness.
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